Die Dicke der Erdkruste ist am größten. Dicke der kontinentalen Kruste. Kontinentale Kruste

VORTRAG 5. ZUSAMMENSETZUNG DER GEOGRAFISCHEN UMGEBUNG

Die Bildung der erdeigenen Substanz begann mit vulkanogenen Formationen, dargestellt durch Laven, Ausbrüche heißer Asche und Gaswolken sowie begleitende Entgasungserscheinungen des Untergrunds. Vulkanogenes Material gelangte über die Peridotitoberfläche der Erde in die Restatmosphäre – ein Relikt der ursprünglichen Wolke oder des ursprünglichen Nebels. Zu dieser Zeit gab es keine Gewässer und die Erde war nicht der Planet der Ozeane, der sie heute ist. Die Bildung der geografischen Hülle begann offenbar auf ihrer lithogenen Basis, auf der sich Luft- und Wassermassen zu „stützen“ begannen. Die zeitliche Einteilung der Bildung einzelner Sphären des Planeten ist bedingt, da fast alles fast gleichzeitig geschah, jedoch mit unterschiedlichen Konsolidierungsraten von neuem Material.

Innere Struktur der Erde umfasst drei Schalen: Erdkruste, Erdmantel und Erdkern. Die Hüllenstruktur der Erde wurde durch Fernerkundungsmethoden ermittelt, die auf der Messung der Ausbreitungsgeschwindigkeit seismischer Wellen basieren, die aus zwei Komponenten bestehen – Longitudinal- und Transversalwellen. Longitudinalwellen (P). verbunden mit Zug- (oder Druck-)Spannungen, die in der Richtung ihrer Ausbreitung ausgerichtet sind. Quer (S) Wellen verursachen Schwingungen des Mediums, die senkrecht zu ihrer Ausbreitungsrichtung ausgerichtet sind. Diese Wellen breiten sich in einem flüssigen Medium nicht aus.

Erdkruste - eine steinige Hülle, die aus einer festen Substanz mit einem Überschuss an Kieselsäure, Alkali, Wasser und einer unzureichenden Menge an Magnesium und Eisen besteht. Es trennt sich vom oberen Erdmantel Mohorovicic-Grenze(Moho-Schicht), bei der die Geschwindigkeit der longitudinalen seismischen Wellen auf etwa 8 km/s ansteigt. Es wird angenommen, dass diese Grenze, die 1909 vom jugoslawischen Wissenschaftler A. Mohorovicic festgelegt wurde, mit der äußeren Peridotit-Hülle zusammenfällt oberer Mantel. Die Dicke der Erdkruste (1 % der Gesamtmasse der Erde) beträgt durchschnittlich 35 km: Unter jungen Faltengebirgen auf Kontinenten nimmt sie auf 80 km zu und unter mittelozeanischen Rücken nimmt sie auf 6 - 7 km ab (von der Erdkruste aus gerechnet). Oberfläche des Meeresbodens).

Mantel ist die volumen- und gewichtsmäßig größte Hülle der Erde und erstreckt sich von der Basis der Erdkruste bis Gutenberg-Grenzen, Dies entspricht einer Tiefe von etwa 2900 km und wird als untere Grenze des Erdmantels angesehen. Der Mantel ist unterteilt in untere(50 % der Erdmasse) und Spitze(18%) Nach modernen Konzepten ist die Zusammensetzung des Mantels aufgrund der intensiven konvektiven Vermischung durch Intramantelströmungen recht homogen. Es gibt fast keine direkten Daten zur Materialzusammensetzung des Erdmantels. Es wird angenommen, dass es sich um eine geschmolzene, mit Gasen gesättigte Silikatmasse handelt. Die Ausbreitungsgeschwindigkeiten von Longitudinal- und Transversalwellen im unteren Erdmantel steigen auf 13 bzw. 7 km/s. Als oberer Erdmantel wird eine Tiefe von 50–80 km (unter den Ozeanen) bzw. 200–300 km (unter den Kontinenten) bis 660–670 km bezeichnet Asthenosphäre. Dabei handelt es sich um eine Schicht erhöhter Plastizität einer Substanz nahe dem Schmelzpunkt.

Kern ist ein Sphäroid mit einem durchschnittlichen Radius von etwa 3500 km. Auch über die Zusammensetzung des Kerns liegen keine direkten Informationen vor. Es ist bekannt, dass es sich um die dichteste Hülle der Erde handelt. Der Kern ist ebenfalls in zwei Sphären unterteilt: extern, bis zu einer Tiefe von 5150 km, in flüssigem Zustand, und intern - Im äußeren Kern sinkt die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Longitudinalwellen auf 8 km/s und Transversalwellen breiten sich überhaupt nicht aus, was als Beweis für seinen flüssigen Zustand gewertet wird. Unterhalb von 5150 km nimmt die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Longitudinalwellen zu und Transversalwellen passieren erneut. Der innere Kern macht 2 % der Erdmasse aus, der äußere Kern 29 %.

Es bildet sich die äußere „feste“ Hülle der Erde, einschließlich der Erdkruste und des oberen Teils des Mantels Lithosphäre. Seine Mächtigkeit beträgt 50-200 km.

Als Lithosphäre und die darunter liegenden beweglichen Schichten der Asthenosphäre werden in der Regel intraterrestrische Bewegungen tektonischer Natur entstehen und realisiert, in denen sich häufig Erdbebenquellen und geschmolzenes Magma befinden Tektonosphäre.

Zusammensetzung der Erdkruste. Chemische Elemente in der Erdkruste bilden natürliche Verbindungen - Mineralien, meist feste Stoffe, die bestimmte physikalische Eigenschaften haben. Die Erdkruste enthält mehr als 3.000 Mineralien, darunter etwa 50 gesteinsbildende Mineralien.

Es bilden sich regelmäßige natürliche Mineralstoffkombinationen Felsen. Die Erdkruste besteht aus Gesteinen unterschiedlicher Zusammensetzung und Herkunft. Aufgrund ihrer Herkunft werden Gesteine ​​in magmatische, sedimentäre und metamorphe Gesteine ​​unterteilt.

Magmatische Gesteine entstehen durch die Erstarrung von Magma. Wenn dies in der Dicke der Erdkruste geschieht, dann aufdringlich kristallisierte Gesteine, und wenn Magma an die Oberfläche austritt, entstehen sie überschwänglich Ausbildung. Basierend auf dem Gehalt an Kieselsäure (SiO 2) werden folgende Gruppen von magmatischen Gesteinen unterschieden: sauer(> 65 % - Granite, Liparite usw.), Durchschnitt(65-53% - Syenite, Andesite usw.), Basic(52-45% - Gabbro, Basalte usw.) und ultrabasisch(<45% - перидотиты, дуниты и др.).

Sedimentgestein entstehen auf der Erdoberfläche durch die Ablagerung von Material auf unterschiedliche Weise. Einige von ihnen sind durch die Zerstörung von Gesteinen entstanden. Das klastisch, oder Plastik, Steine. Die Größe der Fragmente variiert von Felsbrocken und Kieselsteinen bis hin zu staubigen Partikeln, was es ermöglicht, zwischen ihnen Gesteine ​​​​mit unterschiedlicher granulometrischer Zusammensetzung zu unterscheiden – Felsbrocken, Kieselsteine, Konglomerate, Sande, Sandsteine ​​​​usw. Organogene Gesteine entstehen unter Beteiligung von Organismen (Kalksteine, Kohlen, Kreide etc.). Sie nehmen einen bedeutenden Platz ein chemogen Gesteine, die mit der Ausfällung einer Substanz aus einer Lösung unter bestimmten Bedingungen verbunden sind.

Metaphorische Felsen entstehen durch Veränderungen in magmatischen und Sedimentgesteinen unter dem Einfluss hoher Temperaturen und Drücke im Erdinneren. Dazu gehören Gneise, kristalline Schiefer, Marmor usw.

Etwa 90 % des Volumens der Erdkruste bestehen aus kristallinen Gesteinen magmatischen und metamorphen Ursprungs. Für die geografische Hülle spielt eine relativ dünne und diskontinuierliche Schicht aus Sedimentgesteinen (Stratisphäre), die in direktem Kontakt mit verschiedenen Komponenten der geografischen Hülle steht, eine wichtige Rolle. Die durchschnittliche Mächtigkeit von Sedimentgesteinen beträgt etwa 2,2 km, die tatsächliche Mächtigkeit reicht von 10–14 km in Trögen bis zu 0,5–1 km auf dem Meeresboden. Laut der Forschung von A.B. Ronov sind Ton und Schiefer (50 %), Sande und Sandsteine ​​(23,6 %) sowie Karbonatformationen (23,5 %) die häufigsten Sedimentgesteine. Eine wichtige Rolle bei der Zusammensetzung der Erdoberfläche spielen Löss und lössähnliche Lehme nicht-eiszeitlicher Gebiete, unsortierte Moränenschichten eiszeitlicher Gebiete und intrazonale Ansammlungen von Kieselsandformationen wasserbedingten Ursprungs.

Die Struktur der Erdkruste. Aufgrund ihrer Struktur und Dicke (Abb. 5.1) werden zwei Haupttypen der Erdkruste unterschieden – kontinentale und ozeanische. Die Unterschiede in ihrer chemischen Zusammensetzung sind aus der Tabelle ersichtlich. 5.1.

Kontinentale Kruste besteht aus Sediment-, Granit- und Basaltschichten. Letzteres wird bedingt hervorgehoben, da die Geschwindigkeit seismischer Wellen gleich der Geschwindigkeit in Basalten ist. Die Granitschicht besteht aus mit Silizium und Aluminium angereicherten Gesteinen (SIAL), die Gesteine ​​der Basaltschicht sind mit Silizium und Magnesium angereichert (SIAM). Der Kontakt zwischen einer Granitschicht mit einer durchschnittlichen Gesteinsdichte von etwa 2,7 g/cm 3 und einer Basaltschicht mit einer durchschnittlichen Dichte von etwa 3 g/cm 3 wird als Conrad-Grenze bezeichnet (benannt nach dem deutschen Entdecker W. Conrad, der entdeckte es 1923). Ozeanische Kruste Zwei Schichten. Sein Großteil besteht aus Basalten, auf denen eine dünne Sedimentschicht liegt. Die Mächtigkeit der Basalte übersteigt 10 km; in den oberen Teilen sind Zwischenschichten aus spätmesozoischen Sedimentgesteinen zuverlässig nachgewiesen. Die Dicke der Sedimentbedeckung beträgt in der Regel nicht mehr als 1–1,5 km.

Reis. 5.1. Struktur der Erdkruste: 1 - Basaltschicht; 2 - Granitschicht; 3 - Stratisphäre und Verwitterungskruste; 4 - Basalte des Meeresbodens; 5 - Gebiete mit geringer Biomasse; 6 - Gebiete mit hoher Biomasse; 7 - Meeresgewässer; 8 - Meeres-Eis; 9 - tiefe Verwerfungen der Kontinentalhänge

Die Basaltschicht auf Kontinenten und dem Meeresboden unterscheidet sich grundlegend. Auf den Kontinenten handelt es sich um Kontaktformationen zwischen dem Mantel und den ältesten Erdgesteinen, wie der Primärkruste des Planeten, die vor oder zu Beginn seiner eigenständigen Entwicklung entstanden (möglicherweise ein Beweis für das „Mond“-Stadium der Erdentwicklung). . In den Ozeanen handelt es sich um echte Basaltformationen, hauptsächlich aus dem Mesozoikum, die durch Unterwasserergüsse während der Bewegung lithosphärischer Platten entstanden sind. Das Alter des ersteren sollte mehrere Milliarden Jahre betragen, das des letzteren nicht mehr als 200 Millionen Jahre.

Tabelle 5.1. Chemische Zusammensetzung der kontinentalen und ozeanischen Kruste

An einigen Stellen wird es beobachtet Übergangstyp die Erdkruste, die durch erhebliche räumliche Heterogenität gekennzeichnet ist. Es ist in den Randmeeren Ostasiens (vom Beringmeer bis Südchina), dem Sunda-Archipel und einigen anderen Gebieten der Welt bekannt.

Das Vorhandensein verschiedener Arten der Erdkruste ist auf Unterschiede in der Entwicklung einzelner Teile des Planeten und deren Alter zurückzuführen. Dieses Problem ist im Hinblick auf die Rekonstruktion der geografischen Hülle äußerst interessant und wichtig. Bisher ging man davon aus, dass die ozeanische Kruste primär und die kontinentale Kruste sekundär ist, obwohl sie viele Milliarden Jahre älter ist. Nach modernen Vorstellungen entstand die ozeanische Kruste durch das Eindringen von Magma entlang von Verwerfungen zwischen Kontinenten.

Strukturelemente der Erdkruste. Die Erdkruste entstand über einen Zeitraum von mindestens 4 Milliarden Jahren und wurde dabei immer komplexer. unter dem Einfluss endogener (hauptsächlich unter dem Einfluss tektonischer Bewegungen) und exogener (Verwitterung etc.) Prozesse. Mit unterschiedlicher Intensität und zu unterschiedlichen Zeiten prägten tektonische Bewegungen die Strukturen der Erdkruste, die sich bilden Erleichterung Planeten.

Große Landformen werden genannt Morphostrukturen(z. B. Gebirgszüge, Hochebenen). Es bilden sich relativ kleine Reliefformen Morphoskulpturen(zum Beispiel Karst).

Die wichtigsten Planetenstrukturen der Erde - Kontinente Und Ozeane. IN innerhalb der Kontinente gibt es große Strukturen zweiter Ordnung - Faltengürtel Und Plattformen, die im modernen Relief deutlich zum Ausdruck kommen.

Plattformen - Dabei handelt es sich um tektonisch stabile Abschnitte der Erdkruste, meist mit zweistufiger Struktur: Der untere, aus alten Gesteinen gebildete, wird genannt Stiftung, Obermaterial, überwiegend aus Sedimentgesteinen späteren Alters zusammengesetzt - Sedimentbedeckung. Das Alter der Plattformen wird zum Zeitpunkt der Gründung des Fundaments geschätzt. Als Bereiche von Plattformen werden Bereiche bezeichnet, in denen das Fundament unter der Sedimentdecke versunken ist Platten(zum Beispiel russischer Ofen). Als Orte werden Stellen bezeichnet, an denen Plattformgrundgestein aus der Tagesoberfläche hervortritt Schilde(zum Beispiel der Baltische Schild).

Am Grund der Ozeane gibt es tektonisch stabile Gebiete – Thalassokratonen und mobile tektonisch aktive Bänder - Geolifte. Letztere entsprechen räumlich mittelozeanischen Rücken mit abwechselnden Hebungen (in Form von Seebergen) und Senkungen (in Form von Tiefseesenken und Gräben). Zusammen mit vulkanischen Erscheinungen und lokalen Hebungen des Meeresbodens bilden ozeanische Geosynklinale spezifische Strukturen von Inselbögen und Archipelen, die an den nördlichen und westlichen Rändern des Pazifischen Ozeans zum Ausdruck kommen.

Kontaktzonen zwischen Kontinenten und Ozeanen werden in zwei Typen unterteilt: aktiv Und passiv. Erstere sind Zentren starker Erdbeben, aktiven Vulkanismus und eines erheblichen Ausmaßes tektonischer Bewegungen. Letztere sind ein Beispiel für den allmählichen Wandel der Kontinente über Schelfe und Kontinentalhänge bis zum Meeresboden.

Dynamik der Lithosphäre. Ideen über den Entstehungsmechanismus irdischer Strukturen werden von Wissenschaftlern verschiedener Richtungen entwickelt, die sich in zwei Gruppen zusammenfassen lassen. Vertreter FXismus basierend auf der Aussage über die feste Lage der Kontinente auf der Erdoberfläche und das Vorherrschen vertikaler Bewegungen bei tektonischen Verformungen der Schichten der Erdkruste. Unterstützer Mobilismus Die Hauptrolle kommt den horizontalen Bewegungen zu. Die Grundgedanken des Mobilismus wurden von A. Wegener (1880-1930) formuliert als Kontinentaldrift-Hypothese. Neue Daten aus der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts ermöglichten es, diese Richtung zu einer modernen Theorie weiterzuentwickeln Neomobilismus, Erklärung der Dynamik von Prozessen in der Erdkruste durch die Drift großer Lithosphärenplatten.

Nach der modernen Struktur der Erdkruste liegen in den zentralen Teilen der Ozeane die Grenzen lithosphärischer Platten mittelozeanische Rücken mit Rift-(Störungs-)Zonen entlang ihrer Achsen. Entlang der Peripherie der Ozeane, in den Übergangszonen zwischen den Kontinenten und dem Grund des Ozeanbeckens, geosynklinale mobile Gürtel mit gefalteten vulkanischen Inselbögen und Tiefseegräben an ihren Außenrändern. Für die Wechselwirkung lithosphärischer Platten gibt es drei Möglichkeiten: Diskrepanz, oder sich ausbreiten; Kollision, begleitet, je nach Art der sich berührenden Platten, von Subduktion, Eduktion oder Kollision; horizontal Unterhose eine Platte relativ zu einer anderen. Bezüglich des Problems der Entstehung von Ozeanen und Kontinenten ist anzumerken, dass es derzeit am häufigsten durch die Erkenntnis der Fragmentierung der Erdkruste in eine Reihe von Platten gelöst wird, deren Bewegung zur Bildung riesiger, von Ozeanen besetzter Depressionen führte Gewässer.

Entstehung des modernen Erscheinungsbildes der Erde. IN Im Laufe der Erdgeschichte haben sich die Lage und Konfiguration der Kontinente und Ozeane ständig verändert. Geologischen Daten zufolge schlossen sich die Kontinente der Erde viermal zusammen. Die Rekonstruktion der Stadien ihrer Entstehung in den letzten 570 Millionen Jahren (im Phanerozoikum) weist auf die Existenz des letzten Superkontinents hin – Pangäa mit einer ziemlich dicken, bis zu 30–35 km langen kontinentalen Kruste, die vor 250 Millionen Jahren entstand und in die sich zerfiel Gondwana, den südlichen Teil der Welt besetzen, und Laurasia, die nördlichen Kontinente vereinen. Der Zusammenbruch von Pangäa führte zur Öffnung des Wasserraums, zunächst in Form Paläo-Pazifik Ozean und Ozean Tethys, und später (vor 65 Millionen Jahren) - moderne Ozeane. Jetzt beobachten wir, wie sich die Kontinente auseinander bewegen. Es ist schwer vorstellbar, wie die Verschiebung moderner Kontinente und Ozeane in Zukunft aussehen wird. Laut S.V. Aplonov ist es möglich, dass sie sich zu einem fünften Superkontinent vereinen, dessen Zentrum Eurasien sein wird. V.P. Trubitsyn glaubt, dass sich die Kontinente in einer Milliarde Jahren wieder am Südpol versammeln können.

Atmosphäre - Dies ist die äußere Gashülle der Erde. Die untere Grenze der Atmosphäre ist die Erdoberfläche. Die obere Grenze verläuft in einer Höhe von 3000 km, wo die Dichte der Luft der Dichte der Materie im Weltraum entspricht.

Die Luft der Atmosphäre wird durch die Schwerkraft in der Nähe der Erdoberfläche gehalten. Das Gesamtgewicht der Atmosphäre beträgt 5,13610 15 t (nach anderen Quellen 5,910 15 t), was dem Gewicht einer gleichmäßig über die Erde verteilten Wasserschicht von 10 m oder einer 76 cm dicken Quecksilberschicht entspricht Das Gewicht der darüber liegenden Luftsäule bestimmt den Wert des atmosphärischen Drucks, der an der Erdoberfläche durchschnittlich 760 mm Hg beträgt. Art., oder 1 atm (1013 hPa, oder 1013 mbar).

Die Luftdichte auf Meereshöhe beträgt bei einer Temperatur von 15°C durchschnittlich 1,2255 kg/m3, bzw. 0,0012 g/cm3, in einer Höhe von 5 km - 0,735 kg/cm3, 10 km - 0,411 kg/cm3, 20 km - 0,087 kg/cm3. In einer Höhe von 300 km ist die Luftdichte bereits 100 Milliarden Mal geringer als an der Erdoberfläche.

Zusammensetzung der Atmosphäre. Die Atmosphäre besteht aus konstanten und variablen Bestandteilen (Tabelle 5.2). ZU dauerhaft enthalten Stickstoff (78 Vol.-%), Sauerstoff(21%) und Inertgase(0,93 %). Die Konstanz der Menge an aktiven Stickstoff- und Sauerstoffkomponenten wird durch das Gleichgewicht zwischen den Prozessen der Freisetzung von freiem Sauerstoff und Stickstoff (hauptsächlich durch lebende Organismen) und ihrer Absorption bei chemischen Reaktionen bestimmt. Edelgase nehmen nicht an Reaktionen in der Atmosphäre teil. Variablen Die Bestandteile sind Kohlendioxid, Wasserdampf, Ozon, Aerosole.

Tabelle 5.2. Atmosphärische Komposition

Wasserdampf blockiert bis zu 60 % der Wärmestrahlung des Planeten. Wasserdampf erfüllt noch eine weitere wichtige Funktion, weshalb er als „Hauptbrennstoff“ atmosphärischer Prozesse bezeichnet wird. Wenn Feuchtigkeit verdunstet (und so die Atmosphäre mit Wasserdampf aufgefüllt wird), geht ein erheblicher Teil der Energie (ca. 2500 J) in offene Form über und wird dann bei der Kondensation freigesetzt. Dies geschieht normalerweise in der Höhe der Wolkendecke. Infolge solcher Phasenübergänge bewegt sich eine große Energiemenge innerhalb der geografischen Hülle und „füttert“ verschiedene atmosphärische Prozesse, insbesondere tropische Wirbelstürme.

Wasserdampf und Kohlendioxid dienen als natürliche atmosphärische Filter, die langwellige Wärmestrahlung von der Erdoberfläche blockieren. Dank dessen gibt es Treibhauseffekt, Dies bestimmt den Gesamtanstieg der Temperatur der Erdoberfläche um 38 °C (der Durchschnittswert beträgt +15 °C statt -23 °C).

Aerosolpartikel- Dabei handelt es sich um schwebenden Mineral- und Vulkanstaub, Verbrennungsprodukte (Rauch), Meersalzkristalle, Sporen und Pollen sowie Mikroorganismen. Der Aerosolgehalt bestimmt den Grad der Transparenz der Atmosphäre. Aufgrund aktiver anthropogener Aktivitäten ist der Staubgehalt der Atmosphäre gestiegen. Wie Experimente zeigen, kann bei viel Staub die Menge der Sonnenstrahlung, die die Erde erreicht, abnehmen, was zu Veränderungen des Wetters und des Klimas des Planeten führt. Die größten Aerosole sind Kondensationskerne- die Umwandlung von Wasserdampf in Wassertröpfchen (Wolken) fördern.

Vertikale Struktur der Atmosphäre. Die Atmosphäre ist in fünf Schalen unterteilt.

Der untere Teil der Atmosphäre, der direkt an die Erdoberfläche angrenzt, wird als bezeichnet Troposphäre. Es erstreckt sich über die Pole bis zu einer Höhe von 8 km, in gemäßigten Breiten bis zu 10–11 km, über dem Äquator bis zu 16–17 km. Hier sind etwa 80 % der Gesamtmasse der Atmosphäre konzentriert. Der beobachtete Temperaturabfall in dieser Schicht (durchschnittlich 0,6 °C pro 100 m) ist mit der Luftausdehnung unter dem Einfluss eines mit der Höhe abnehmenden Außendrucks sowie mit der Wärmeübertragung von der Erdoberfläche verbunden. Bei einer durchschnittlichen jährlichen Lufttemperatur für die gesamte Erde von +15°C auf Meereshöhe sinkt sie an der oberen Grenze der Troposphäre auf -56°C. Der Rückgang der Lufttemperatur sowie anderer meteorologischer Größen bleibt nicht immer erhalten und weicht in einigen Fällen vom Normalzustand ab Inversionen. Letztere werden durch lokale geografische Gründe bestimmt.

Die physikalischen Eigenschaften der Troposphärenluft werden weitgehend durch die Art ihrer Wechselwirkung mit der darunter liegenden Oberfläche bestimmt. Aufgrund der kontinuierlichen Durchmischung der Luft ist ihre Zusammensetzung über die gesamte Dicke der Troposphäre konstant. Die Troposphäre enthält den Großteil der gesamten Luftfeuchtigkeit.

Nahe der oberen Grenze der Troposphäre befindet sich eine Übergangsschicht - Tropopause etwa 1 km dick. Vertikale Luftströmungen steigen aufgrund der unterschiedlichen Erwärmung und Befeuchtung von der Erdoberfläche (atmosphärische Konvektion) nicht über die Tropopause.

Oberhalb der Troposphäre, bis etwa 50 km, liegt Stratosphäre. Bisher ging man davon aus, dass es sich um eine isotherme Schicht mit einer Durchschnittstemperatur von -56 °C handelt. Neue Daten haben jedoch gezeigt, dass die Isotherme nur im unteren Teil bis etwa 20 km beobachtet wird und an der Obergrenze die Temperatur auf 0 °C ansteigt. Die Stratosphäre ist von einer starken horizontalen Zirkulation mit Elementen vertikaler Bewegungen bedeckt. was zur aktiven Luftmischung beiträgt. Eine anthropogene Verschmutzung ist praktisch ausgeschlossen, aber hier dringen Produkte intensiver vulkanischer Emissionen ein, die über einen längeren Zeitraum bestehen bleiben und die kosmische Strahlung, einschließlich der Sonnenstrahlung, beeinflussen.

Ein Merkmal der Stratosphäre ist Ozonschicht, an deren Bildung der folgende physikalisch-chemische Mechanismus beteiligt ist. Da die Atmosphäre elektromagnetische Strahlung der Sonne selektiv durchlässt, verteilt sich die Sonnenstrahlung ungleichmäßig auf der Erdoberfläche. Sauerstoff in der Luft interagiert mit kurzwelliger ultravioletter (UV) Strahlung, und wenn das Sauerstoffmolekül O2 UV-Licht ausreichender Energie absorbiert, zerfällt es:

O 2 + UV-Licht → O + O

Atomarer Sauerstoff ist sehr aktiv und bindet ein Sauerstoffmolekül zu einem Ozonmolekül:

Atomarer Sauerstoff (O) + molekularer Sauerstoff (O 2) → Ozon (O 3)

Dies geschieht normalerweise in einer Höhe von etwa 25–28 km über der Erdoberfläche, wo sich die Ozonschicht bildet. Ozon absorbiert stark ultraviolette Strahlen, die für lebende Organismen schädlich sind.

Oberhalb der Stratosphäre liegt es in einer Höhe von 80–90 km Mesosphäre. Die Temperatur in dieser Schicht sinkt erneut und erreicht -107°C. In einer Höhe von 75-90 km werden „leuchtende Nachtwolken“ beobachtet, die aus Eiskristallen bestehen.

Bis zu einer Höhe von ca. 800-1000 km ist dies der Fall Thermosphäre. Hier steigt die Lufttemperatur in 150 km Höhe wieder auf 220°C und in 600 km Höhe auf 1500°C. Die Luft der Thermosphäre besteht hauptsächlich aus Stickstoff und Sauerstoff, oberhalb von 90-100 km jedoch aus kurzen Wellen der Sonnenstrahlung bewirken den Zerfall von O 2 -Molekülen in Atome und hier überwiegt atomarer Sauerstoff. Oberhalb von 325 km dissoziiert auch Stickstoff. Das für die unteren Schichten der Atmosphäre charakteristische Verhältnis zwischen Stickstoff und Sauerstoff (78 bzw. 21 %) ändert sich in einer Höhe von 200 km und beträgt 45 bzw. 55 %. Unter dem Einfluss von ultravioletter und kosmischer Strahlung werden Luftpartikel in der Thermosphäre elektrisch aufgeladen, was für die Entstehung von Polarlichtern verantwortlich ist. Die Thermosphäre absorbiert Röntgenstrahlen der Sonnenkorona und erleichtert die Ausbreitung von Radiowellen.

Über 1000 km liegt Exosphäre. Die Bewegungsgeschwindigkeit von Atomen und Gasmolekülen erreicht hier die dritte kosmische Geschwindigkeit (11,2 km/s), was es ihnen ermöglicht, die Schwerkraft zu überwinden und sich im Weltraum zu verteilen.

Die Hauptmerkmale der Luftzirkulation in der Troposphäre. Die Luftzirkulation wird durch die ungleichmäßige Verteilung des atmosphärischen Drucks in der Nähe der Erdoberfläche verursacht und führt zu Systemen Winde - gerichtete Luftbewegung von einem Bereich mit hohem Druck zu einem Bereich mit niedrigem Druck.Druckfeld bestehend aus verschiedenen Luftmassen, besteht aus separaten Drucksystemen, darunterZyklone (Niederdruckgebiet in der Mitte und Luftbewegung gegen den Uhrzeigersinn) undAntizyklone (Hochdruckgebiet in der Mitte und Luftbewegung im Uhrzeigersinn), barischSenken und Muldenkämme UndSättel. Unterscheidendauerhaft Zentren atmosphärischer Wirkung sind Gebiete mit hohem oder niedrigem Druck, die das ganze Jahr über oder zu einer bestimmten Jahreszeit herrschen (isländische und aleutische Tiefs, Azoren-, hawaiianische, sibirische Hochs). Der vorherrschende Transport von Luftmassen und ihre Dynamik manifestieren sich in Passatwinde, Monsune, Brisen Zirkulationen, bei der Bildung und Migration quasistationärerLuftfronten auf der Erdoberfläche (zinnertropische Konvergenzzone) Von besonderem Interesse sindtropische Wirbelstürme, im Atlantischen Ozean genanntHurrikane, im Pazifik -Taifune die das tägliche Leben der Bewohner vieler Küstenländer in Mittelamerika, Südostasien und anderen Regionen erheblich beeinträchtigen. Die Hauptparameter von Drucksystemen sind Flugbahn, Bewegungsgeschwindigkeit, Aktionsradius und Atmosphärendruck im Zentrum der Formation. Sich bewegende Wirbelstürme beeinflussen die darunter liegende Oberfläche, stören die normale Verteilung hydrometeorologischer Größen und verursachen Stürme an Land und auf See.

Ein charakteristisches Merkmal der Evolution der Erde ist die Differenzierung der Materie, deren Ausdruck der Schalenaufbau unseres Planeten ist. Lithosphäre, Hydrosphäre, Atmosphäre und Biosphäre bilden die Haupthüllen der Erde und unterscheiden sich in chemischer Zusammensetzung, Dicke und Aggregatzustand.

Innere Struktur der Erde

Chemische Zusammensetzung der Erde(Abb. 1) ähnelt in der Zusammensetzung anderen terrestrischen Planeten wie Venus oder Mars.

Im Allgemeinen überwiegen Elemente wie Eisen, Sauerstoff, Silizium, Magnesium und Nickel. Der Gehalt an leichten Elementen ist gering. Die durchschnittliche Dichte der Erdsubstanz beträgt 5,5 g/cm 3 .

Es gibt nur sehr wenige verlässliche Daten über die innere Struktur der Erde. Schauen wir uns Abb. an. 2. Es zeigt die innere Struktur der Erde. Die Erde besteht aus Kruste, Mantel und Kern.

Reis. 1. Chemische Zusammensetzung der Erde

Reis. 2. Innere Struktur der Erde

Kern

Kern(Abb. 3) befindet sich im Zentrum der Erde, sein Radius beträgt etwa 3,5 Tausend km. Die Temperatur des Kerns erreicht 10.000 K, ist also höher als die Temperatur der äußeren Schichten der Sonne, und seine Dichte beträgt 13 g/cm 3 (vergleiche: Wasser - 1 g/cm 3). Es wird angenommen, dass der Kern aus Eisen- und Nickellegierungen besteht.

Der äußere Erdkern ist dicker als der innere Kern (Radius 2200 km) und befindet sich in flüssigem (geschmolzenem) Zustand. Der innere Kern ist einem enormen Druck ausgesetzt. Die Stoffe, aus denen es besteht, liegen in einem festen Zustand vor.

Mantel

Mantel- die Geosphäre der Erde, die den Erdkern umgibt und 83 % des Volumens unseres Planeten ausmacht (siehe Abb. 3). Seine untere Grenze liegt in einer Tiefe von 2900 km. Der Mantel ist in einen weniger dichten und plastischen oberen Teil (800–900 km) unterteilt, aus dem er gebildet wird Magma(aus dem Griechischen übersetzt bedeutet „dicke Salbe“; dies ist die geschmolzene Substanz des Erdinneren – eine Mischung aus chemischen Verbindungen und Elementen, einschließlich Gasen, in einem besonderen halbflüssigen Zustand); und das kristalline untere, etwa 2000 km dick.

Reis. 3. Struktur der Erde: Kern, Mantel und Kruste

Erdkruste

Erdkruste - die äußere Hülle der Lithosphäre (siehe Abb. 3). Seine Dichte ist etwa zweimal geringer als die durchschnittliche Dichte der Erde – 3 g/cm 3 .

Trennt die Erdkruste vom Erdmantel Mohorovicic-Grenze(oft als Moho-Grenze bezeichnet), gekennzeichnet durch einen starken Anstieg der seismischen Wellengeschwindigkeiten. Es wurde 1909 von einem kroatischen Wissenschaftler installiert Andrei Mohorovicic (1857- 1936).

Da die im obersten Teil des Erdmantels ablaufenden Prozesse die Bewegungen der Materie in der Erdkruste beeinflussen, werden sie unter dem allgemeinen Namen zusammengefasst Lithosphäre(Steinschale). Die Dicke der Lithosphäre liegt zwischen 50 und 200 km.

Darunter befindet sich die Lithosphäre Asthenosphäre- weniger hart und weniger viskos, aber mehr Kunststoffschale mit einer Temperatur von 1200 °C. Es kann die Moho-Grenze überschreiten und in die Erdkruste eindringen. Die Asthenosphäre ist die Quelle des Vulkanismus. Es enthält Taschen geschmolzenen Magmas, das in die Erdkruste eindringt oder sich auf die Erdoberfläche ergießt.

Zusammensetzung und Struktur der Erdkruste

Im Vergleich zu Mantel und Kern ist die Erdkruste eine sehr dünne, harte und spröde Schicht. Es besteht aus einer leichteren Substanz, die derzeit etwa 90 natürliche chemische Elemente enthält. Diese Elemente sind in der Erdkruste nicht gleichmäßig vertreten. Sieben Elemente – Sauerstoff, Aluminium, Eisen, Kalzium, Natrium, Kalium und Magnesium – machen 98 % der Masse der Erdkruste aus (siehe Abb. 5).

Eigenartige Kombinationen chemischer Elemente bilden verschiedene Gesteine ​​und Mineralien. Die ältesten von ihnen sind mindestens 4,5 Milliarden Jahre alt.

Reis. 4. Struktur der Erdkruste

Reis. 5. Zusammensetzung der Erdkruste

Mineral ist in seiner Zusammensetzung und seinen Eigenschaften ein relativ homogener natürlicher Körper, der sowohl in den Tiefen als auch an der Oberfläche der Lithosphäre entsteht. Beispiele für Mineralien sind Diamant, Quarz, Gips, Talk usw. (Eigenschaften der physikalischen Eigenschaften verschiedener Mineralien finden Sie in Anhang 2.) Die Zusammensetzung der Mineralien der Erde ist in Abb. dargestellt. 6.

Reis. 6. Allgemeine Mineralzusammensetzung der Erde

Felsen bestehen aus Mineralien. Sie können aus einem oder mehreren Mineralien bestehen.

Sedimentgestein - Ton, Kalkstein, Kreide, Sandstein usw. – sind durch die Ausfällung von Stoffen in Gewässern und an Land entstanden. Sie liegen in Schichten. Geologen nennen sie Seiten der Erdgeschichte, da sie etwas über die natürlichen Bedingungen erfahren können, die in der Antike auf unserem Planeten herrschten.

Unter den Sedimentgesteinen werden organogene und anorganogene (klastische und chemogene) unterschieden.

Organisch Durch die Ansammlung von Tier- und Pflanzenresten entstehen Gesteine.

Klastisches Gestein entstehen durch Verwitterung, Zerstörung der Zerstörungsprodukte zuvor gebildeter Gesteine ​​​​durch Wasser, Eis oder Wind (Tabelle 1).

Tabelle 1. Klastische Gesteine ​​in Abhängigkeit von der Größe der Fragmente

Chemogen Gesteine ​​entstehen durch die Ausfällung von darin gelösten Stoffen aus dem Wasser von Meeren und Seen.

In der Dicke der Erdkruste entsteht Magma Magmatische Gesteine(Abb. 7), zum Beispiel Granit und Basalt.

Sediment- und magmatische Gesteine ​​unterliegen beim Eintauchen in große Tiefen unter dem Einfluss von Druck und hohen Temperaturen erheblichen Veränderungen und verwandeln sich in Metaphorische Felsen. Beispielsweise wird aus Kalkstein Marmor, aus Quarzsandstein Quarzit.

Die Struktur der Erdkruste ist in drei Schichten unterteilt: Sediment, Granit und Basalt.

Sedimentschicht(siehe Abb. 8) besteht hauptsächlich aus Sedimentgesteinen. Hier überwiegen Ton und Schiefer, außerdem sind Sand-, Karbonat- und Vulkangesteine ​​weit verbreitet. In der Sedimentschicht gibt es Ablagerungen davon Mineral, wie Kohle, Gas, Öl. Alle sind biologischen Ursprungs. Kohle ist beispielsweise ein Produkt der Umwandlung von Pflanzen in der Antike. Die Dicke der Sedimentschicht variiert stark – von völliger Abwesenheit in einigen Landgebieten bis zu 20–25 km in tiefen Senken.

Reis. 7. Klassifizierung von Gesteinen nach Herkunft

Schicht „Granit“. besteht aus metamorphen und magmatischen Gesteinen, die in ihren Eigenschaften Granit ähneln. Am häufigsten sind hier Gneise, Granite, kristalline Schiefer usw. Die Granitschicht kommt nicht überall vor, aber auf Kontinenten, auf denen sie gut ausgeprägt ist, kann ihre maximale Dicke mehrere zehn Kilometer erreichen.

Schicht „Basalt“. gebildet durch Felsen in der Nähe von Basalten. Dabei handelt es sich um metamorphisierte magmatische Gesteine, die dichter sind als die Gesteine ​​der „Granit“-Schicht.

Die Dicke und die vertikale Struktur der Erdkruste sind unterschiedlich. Es gibt verschiedene Arten der Erdkruste (Abb. 8). Nach der einfachsten Klassifizierung wird zwischen ozeanischer und kontinentaler Kruste unterschieden.

Kontinentale und ozeanische Kruste sind unterschiedlich dick. Somit wird die maximale Dicke der Erdkruste unter Gebirgssystemen beobachtet. Es sind etwa 70 km. Unter den Ebenen beträgt die Dicke der Erdkruste 30–40 km, und unter den Ozeanen ist sie mit nur 5–10 km am dünnsten.

Reis. 8. Arten der Erdkruste: 1 - Wasser; 2- Sedimentschicht; 3 – Überlagerung von Sedimentgesteinen und Basalten; 4 - Basalte und kristalline ultrabasische Gesteine; 5 – granitmetamorphe Schicht; 6 – Granulit-Mafic-Schicht; 7 - normaler Mantel; 8 - dekomprimierter Mantel

Der Unterschied zwischen der kontinentalen und ozeanischen Kruste in der Gesteinszusammensetzung zeigt sich darin, dass in der ozeanischen Kruste keine Granitschicht vorhanden ist. Und die Basaltschicht der ozeanischen Kruste ist etwas ganz Besonderes. Hinsichtlich der Gesteinszusammensetzung unterscheidet es sich von einer ähnlichen Schicht kontinentaler Kruste.

Die Grenze zwischen Land und Ozean (Nullmarke) erfasst nicht den Übergang der kontinentalen zur ozeanischen Kruste. Der Ersatz der kontinentalen Kruste durch ozeanische Kruste findet im Ozean in einer Tiefe von etwa 2450 m statt.

Reis. 9. Struktur der kontinentalen und ozeanischen Kruste

Es gibt auch Übergangstypen der Erdkruste – subozeanische und subkontinentale.

Subozeanische Kruste an Kontinentalhängen und Ausläufern gelegen, kann in Rand- und Mittelmeermeeren gefunden werden. Es handelt sich um eine kontinentale Kruste mit einer Dicke von bis zu 15–20 km.

Subkontinentale Kruste liegen zum Beispiel auf vulkanischen Inselbögen.

Basierend auf Materialien seismische Sondierung - die Durchgangsgeschwindigkeit seismischer Wellen – wir erhalten Daten über die Tiefenstruktur der Erdkruste. So brachte die Supertiefbohrung Kola, die es erstmals ermöglichte, Gesteinsproben aus einer Tiefe von mehr als 12 km zu sehen, viel Unerwartetes. Es wurde angenommen, dass in einer Tiefe von 7 km eine „Basalt“-Schicht beginnen sollte. In Wirklichkeit wurde es nicht entdeckt und in den Gesteinen herrschten Gneise vor.

Temperaturänderung der Erdkruste mit der Tiefe. Die Oberflächenschicht der Erdkruste hat eine Temperatur, die durch Sonnenwärme bestimmt wird. Das heliometrische Schicht(vom griechischen Helio – Sonne) und unterliegt saisonalen Temperaturschwankungen. Seine durchschnittliche Mächtigkeit beträgt etwa 30 m.

Darunter befindet sich eine noch dünnere Schicht, deren charakteristisches Merkmal eine konstante Temperatur ist, die der durchschnittlichen Jahrestemperatur des Beobachtungsortes entspricht. Die Tiefe dieser Schicht nimmt in kontinentalen Klimazonen zu.

Noch tiefer in der Erdkruste befindet sich eine geothermische Schicht, deren Temperatur durch die innere Wärme der Erde bestimmt wird und mit der Tiefe zunimmt.

Der Temperaturanstieg ist hauptsächlich auf den Zerfall radioaktiver Elemente zurückzuführen, aus denen Gesteine ​​bestehen, vor allem Radium und Uran.

Das Ausmaß des Temperaturanstiegs in Gesteinen mit zunehmender Tiefe nennt man geothermischer Gradient. Sie schwankt in einem ziemlich weiten Bereich – von 0,1 bis 0,01 °C/m – und hängt von der Zusammensetzung der Gesteine, den Bedingungen ihres Vorkommens und einer Reihe anderer Faktoren ab. Unter den Ozeanen steigt die Temperatur mit der Tiefe schneller an als auf Kontinenten. Im Durchschnitt wird es pro 100 m Tiefe um 3 °C wärmer.

Der Kehrwert des geothermischen Gradienten wird genannt geothermische Bühne. Sie wird in m/°C gemessen.

Die Wärme der Erdkruste ist eine wichtige Energiequelle.

Der Teil der Erdkruste, der sich in für geologische Studien zugängliche Tiefen erstreckt, bildet sich Eingeweide der Erde. Das Erdinnere bedarf eines besonderen Schutzes und einer sinnvollen Nutzung.

Es gibt zwei Haupttypen der Erdkruste: ozeanische und kontinentale. Es wird auch ein Übergangstyp der Erdkruste unterschieden.

Ozeanische Kruste. Die Dicke der ozeanischen Kruste im modernen geologischen Zeitalter beträgt 5 bis 10 km. Es besteht aus den folgenden drei Schichten:

• 1) obere dünne Schicht mariner Sedimente (Dicke nicht mehr als 1 km);
• 2) mittlere Basaltschicht (Dicke von 1,0 bis 2,5 km);
• 3) untere Gabbroschicht (Dicke ca. 5 km).

Kontinentale (kontinentale) Kruste. Die kontinentale Kruste ist komplexer aufgebaut und dicker als die ozeanische Kruste. Seine Mächtigkeit beträgt durchschnittlich 35–45 km und in Gebirgsländern steigt er auf 70 km. Es besteht ebenfalls aus drei Schichten, unterscheidet sich aber deutlich vom Ozean:

• 1) untere Schicht aus Basalten (Dicke ca. 20 km);
• 2) Die mittlere Schicht nimmt die Hauptdicke der Kontinentalkruste ein und wird üblicherweise Granit genannt. Es besteht hauptsächlich aus Graniten und Gneisen. Diese Schicht reicht nicht bis unter die Ozeane;
• 3) Die oberste Schicht ist sedimentär. Seine Mächtigkeit beträgt im Durchschnitt etwa 3 km. In einigen Gebieten erreicht die Niederschlagsdicke 10 km (zum Beispiel im kaspischen Tiefland). In einigen Gebieten der Erde gibt es überhaupt keine Sedimentschicht und es kommt eine Granitschicht an die Oberfläche. Solche Gebiete werden Schilde genannt (zum Beispiel Ukrainischer Schild, Baltischer Schild).

Auf Kontinenten entsteht durch die Verwitterung von Gesteinen eine geologische Formation, die sogenannte Verwitterungskruste.

Die Granitschicht wird von der Basaltschicht durch die Conrad-Oberfläche getrennt, auf der die Geschwindigkeit seismischer Wellen von 6,4 auf 7,6 km/s ansteigt.

Die Grenze zwischen Erdkruste und Erdmantel (sowohl auf Kontinenten als auch auf Ozeanen) verläuft entlang der Oberfläche von Mohorovicic (Moho-Linie). Die Geschwindigkeit der seismischen Wellen darauf steigt schlagartig auf 8 km/h an.

Neben den beiden Haupttypen – ozeanischem und kontinentalem – gibt es auch Gebiete gemischten (Übergangs-)Typs.

Auf kontinentalen Untiefen oder Schelfen ist die Kruste etwa 25 km dick und ähnelt im Allgemeinen der kontinentalen Kruste. Es kann jedoch vorkommen, dass eine Basaltschicht herausfällt. In Ostasien ist die Erdkruste im Bereich der Inselbögen (Kurilen, Aleuten, Japanische Inseln usw.) vom Übergangstyp. Schließlich ist die Kruste der mittelozeanischen Rücken sehr komplex und bisher wenig erforscht. Hier gibt es keine Moho-Grenze und Mantelmaterial steigt entlang von Verwerfungen in die Kruste und sogar an deren Oberfläche auf.

Der Begriff „Erdkruste“ ist vom Begriff „Lithosphäre“ zu unterscheiden. Der Begriff „Lithosphäre“ ist weiter gefasst als der Begriff „Erdkruste“. Die moderne Wissenschaft umfasst in der Lithosphäre nicht nur die Erdkruste, sondern auch den obersten Erdmantel bis zur Asthenosphäre, also bis in eine Tiefe von etwa 100 km.

Das Konzept der Isostasie. Eine Untersuchung der Schwerkraftverteilung ergab, dass alle Teile der Erdkruste – Kontinente, Gebirgsländer, Ebenen – auf dem oberen Erdmantel balancieren. Diese ausgeglichene Position wird Isostasie genannt (vom lateinischen isoc – gerade, stasis – Position). Das isostatische Gleichgewicht wird dadurch erreicht, dass die Dicke der Erdkruste umgekehrt proportional zu ihrer Dichte ist. Schwere ozeanische Kruste ist dünner als leichtere kontinentale Kruste.

Isostasie ist im Wesentlichen nicht einmal ein Gleichgewicht, sondern ein Wunsch nach Gleichgewicht, das ständig gestört und wieder wiederhergestellt wird. Beispielsweise steigt der Baltische Schild nach dem Abschmelzen des kontinentalen Eises der pleistozänen Vereisung um etwa 1 Meter pro Jahrhundert an. Die Fläche Finnlands vergrößert sich aufgrund des Meeresbodens ständig. Das Territorium der Niederlande hingegen schrumpft. Die Nullgleichgewichtslinie verläuft derzeit etwas südlich des 60. nördlichen Breitengrads. Das heutige St. Petersburg liegt etwa 1,5 m höher als das St. Petersburg zur Zeit Peters des Großen. Wie Daten moderner wissenschaftlicher Forschung zeigen, reicht bereits die Schwere großer Städte für isostatische Schwankungen des darunter liegenden Territoriums aus. Folglich ist die Erdkruste in Großstadtgebieten sehr mobil. Im Allgemeinen ist das Relief der Erdkruste ein Spiegelbild der Moho-Oberfläche, der Basis der Erdkruste: Erhöhte Bereiche entsprechen Vertiefungen im Erdmantel, tiefere Bereiche entsprechen einem höheren Niveau seiner oberen Grenze. So beträgt die Tiefe der Moho-Oberfläche unter dem Pamir 65 km und im kaspischen Tiefland etwa 30 km.

Thermische Eigenschaften der Erdkruste. Tägliche Schwankungen der Bodentemperatur reichen bis zu einer Tiefe von 1,0 bis 1,5 m und jährliche Schwankungen in gemäßigten Breiten in Ländern mit kontinentalem Klima bis zu einer Tiefe von 20 bis 30 m. In der Tiefe wirken sich jährliche Temperaturschwankungen aufgrund der Erwärmung aus Die Erdoberfläche wird durch die Sonne unterbrochen, es entsteht eine Schicht mit konstanter Bodentemperatur. Man spricht von einer isothermen Schicht. Unterhalb der isothermen Schicht tief im Erdinneren steigt die Temperatur, verursacht durch die innere Wärme des Erdinneren. Innere Wärme ist nicht an der Klimabildung beteiligt, sondern dient als Energiebasis für alle tektonischen Prozesse.

Die Gradzahl, um die die Temperatur pro 100 m Tiefe ansteigt, wird als geothermischer Gradient bezeichnet. Der Abstand in Metern, um den sich die Temperatur um 1 0 C erhöht, wird als geothermische Stufe bezeichnet. Die Größe der geothermischen Stufe hängt von der Topographie, der Wärmeleitfähigkeit der Gesteine, der Nähe vulkanischer Quellen, der Grundwasserzirkulation usw. ab. Im Durchschnitt beträgt die geothermische Stufe 33 m. In vulkanischen Gebieten kann die geothermische Stufe nur etwa 5 m betragen , und in geologisch ruhigen Gebieten (zum Beispiel auf Plattformen) kann es 100 m erreichen.

Die Kontinente wurden einst aus Massiven der Erdkruste gebildet, die in Form von Land bis zu einem gewissen Grad über den Wasserspiegel hinausragen. Diese Blöcke der Erdkruste haben sich über Millionen von Jahren gespalten, verschoben und Teile davon zerkleinert, um in der Form zu erscheinen, die wir heute kennen.

Heute betrachten wir die größte und kleinste Dicke der Erdkruste und die Merkmale ihrer Struktur.

Ein wenig über unseren Planeten

Zu Beginn der Entstehung unseres Planeten waren hier mehrere Vulkane aktiv und es kam zu ständigen Kollisionen mit Kometen. Erst nachdem die Bombardierung aufgehört hatte, gefror die heiße Oberfläche des Planeten.
Das heißt, Wissenschaftler sind sich sicher, dass unser Planet ursprünglich eine karge Wüste ohne Wasser und Vegetation war. Woher so viel Wasser kam, ist immer noch ein Rätsel. Doch vor nicht allzu langer Zeit wurden im Untergrund große Wasserreserven entdeckt, die möglicherweise zur Grundlage unserer Ozeane wurden.

Leider sind alle Hypothesen über den Ursprung unseres Planeten und seine Zusammensetzung mehr Annahmen als Tatsachen. Nach Angaben von A. Wegener war die Erde zunächst mit einer dünnen Granitschicht bedeckt, die sich im Paläozoikum in den Protokontinent Pangäa verwandelte. Während des Mesozoikums begann Pangäa in Stücke zu zerfallen, und die so entstandenen Kontinente entfernten sich allmählich voneinander. Der Pazifische Ozean, so argumentiert Wegener, sei ein Überbleibsel des Primärozeans, während der Atlantik und der Indische Ozean als sekundär gelten.

Erdkruste

Die Zusammensetzung der Erdkruste ähnelt fast der Zusammensetzung der Planeten unseres Sonnensystems – Venus, Mars usw. Schließlich dienten die gleichen Stoffe als Grundlage für alle Planeten des Sonnensystems. Und kürzlich sind Wissenschaftler zuversichtlich, dass die Kollision der Erde mit einem anderen Planeten namens Theia zur Verschmelzung zweier Himmelskörper geführt hat und aus dem zerbrochenen Fragment der Mond entstanden ist. Dies erklärt, dass die Mineralzusammensetzung des Mondes der unseres Planeten ähnelt. Im Folgenden betrachten wir die Struktur der Erdkruste – eine Karte ihrer Schichten an Land und im Meer.

Die Kruste macht nur 1 % der Erdmasse aus. Es besteht hauptsächlich aus Silizium, Eisen, Aluminium, Sauerstoff, Wasserstoff, Magnesium, Kalzium und Natrium sowie 78 weiteren Elementen. Es wird angenommen, dass die Erdkruste im Vergleich zu Mantel und Kern eine dünne und fragile Hülle ist, die hauptsächlich aus leichten Substanzen besteht. Laut Geologen sinken schwere Stoffe in die Mitte des Planeten, und die schwersten konzentrieren sich im Kern.

Die Struktur der Erdkruste und eine Karte ihrer Schichten sind in der folgenden Abbildung dargestellt.

Kontinentale Kruste

Die Erdkruste besteht aus 3 Schichten, von denen jede die vorherige in ungleichmäßigen Schichten bedeckt. Der größte Teil seiner Oberfläche besteht aus kontinentalen und ozeanischen Ebenen. Die Kontinente sind zudem von einem Schelf umgeben, der nach einer steilen Biegung in den Kontinentalhang (den Bereich des Unterwasserrandes des Kontinents) übergeht.
Die Kontinentalkruste der Erde ist in Schichten unterteilt:

1. Sedimentär.
2. Granit.
3. Basalt.

Die Sedimentschicht ist von sedimentären, metamorphen und magmatischen Gesteinen bedeckt. Die Dicke der kontinentalen Kruste ist der kleinste Prozentsatz.

Arten der kontinentalen Kruste

Sedimentgesteine ​​sind Ansammlungen, die Ton, Karbonat, Vulkangestein und andere Feststoffe umfassen. Hierbei handelt es sich um eine Art Sediment, das durch bestimmte natürliche Bedingungen entstanden ist, die zuvor auf der Erde herrschten. Es ermöglicht Forschern, Rückschlüsse auf die Geschichte unseres Planeten zu ziehen.

Die Granitschicht besteht aus magmatischen und metamorphen Gesteinen, die in ihren Eigenschaften Granit ähneln. Das heißt, Granit bildet nicht nur die zweite Schicht der Erdkruste, sondern diese Stoffe sind ihr in ihrer Zusammensetzung sehr ähnlich und haben ungefähr die gleiche Festigkeit. Die Geschwindigkeit seiner Longitudinalwellen erreicht 5,5–6,5 km/s. Es besteht aus Graniten, kristallinen Schiefern, Gneisen usw.

Die Basaltschicht besteht aus Substanzen, die in ihrer Zusammensetzung Basalten ähneln. Im Vergleich zur Granitschicht ist sie dichter. Unter der Basaltschicht fließt ein zähflüssiger Mantel aus Feststoffen. Herkömmlicherweise ist der Mantel durch die sogenannte Mohorovicic-Grenze von der Kruste getrennt, die tatsächlich Schichten unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung trennt. Gekennzeichnet durch einen starken Anstieg der Geschwindigkeit seismischer Wellen.
Das heißt, eine relativ dünne Schicht der Erdkruste ist eine fragile Barriere, die uns vom heißen Erdmantel trennt. Die Dicke des Mantels selbst beträgt durchschnittlich 3.000 km. Zusammen mit dem Erdmantel bewegen sich auch tektonische Platten, die als Teil der Lithosphäre Teil der Erdkruste sind.

Nachfolgend betrachten wir die Dicke der kontinentalen Kruste. Es sind bis zu 35 km.

Dicke der kontinentalen Kruste

Die Dicke der Erdkruste variiert zwischen 30 und 70 km. Und wenn seine Schicht unter den Ebenen nur 30-40 km beträgt, erreicht sie unter Gebirgssystemen 70 km. Unter dem Himalaya erreicht die Schichtdicke 75 km.

Die Dicke der Kontinentalkruste liegt zwischen 5 und 80 km und hängt direkt von ihrem Alter ab. Daher haben kalte antike Plattformen (osteuropäische, sibirische, westsibirische) eine ziemlich große Mächtigkeit – 40–45 km.

Darüber hinaus hat jede Schicht ihre eigene Dicke und Dicke, die in verschiedenen Regionen des Kontinents variieren kann.

Die Dicke der Kontinentalkruste beträgt:

1. Sedimentschicht - 10-15 km.

2. Granitschicht - 5-15 km.

3. Basaltschicht – 10–35 km.

Temperatur der Erdkruste

Die Temperatur steigt, je tiefer man hineingeht. Es wird angenommen, dass die Temperatur des Kerns bis zu 5.000 °C beträgt, diese Zahlen bleiben jedoch willkürlich, da Art und Zusammensetzung den Wissenschaftlern noch nicht klar sind. Je tiefer man in die Erdkruste vordringt, desto höher steigt die Temperatur alle 100 m, die Anzahl variiert jedoch je nach Zusammensetzung der Elemente und Tiefe. Die ozeanische Kruste hat eine höhere Temperatur.

Ozeanische Kruste

Wissenschaftlern zufolge war die Erde zunächst mit einer ozeanischen Krustenschicht bedeckt, die sich in Dicke und Zusammensetzung etwas von der kontinentalen Schicht unterschied. entstand wahrscheinlich aus der oberen differenzierten Schicht des Erdmantels, ist dieser also in der Zusammensetzung sehr nahe. Die Dicke der Erdkruste des ozeanischen Typs ist fünfmal geringer als die Dicke des kontinentalen Typs. Darüber hinaus unterscheidet sich seine Zusammensetzung in tiefen und flachen Bereichen von Meeren und Ozeanen unwesentlich voneinander.

Kontinentale Krustenschichten

Die Dicke der ozeanischen Kruste beträgt:

1. Eine Schicht Meerwasser mit einer Dicke von 4 km.

2. Schicht aus lockeren Sedimenten. Die Mächtigkeit beträgt 0,7 km.

3. Eine Schicht aus Basalten mit Karbonat- und Kieselgesteinen. Die durchschnittliche Mächtigkeit beträgt 1,7 km. Es fällt nicht scharf auf und zeichnet sich durch eine Verdichtung der Sedimentschicht aus. Diese Variante seiner Struktur wird subozeanisch genannt.

4. Basaltschicht, nicht anders als die kontinentale Kruste. Die Dicke der ozeanischen Kruste in dieser Schicht beträgt 4,2 km.

Die Basaltschicht der ozeanischen Kruste verwandelt sich in Subduktionszonen (Zonen, in denen eine Krustenschicht eine andere absorbiert) in Eklogiten. Ihre Dichte ist so hoch, dass sie bis zu einer Tiefe von mehr als 600 km tief in die Erdkruste eindringen und dann in den unteren Erdmantel absinken.

Angesichts der Tatsache, dass die dünnste Dicke der Erdkruste unter den Ozeanen beobachtet wird und nur 5 bis 10 km beträgt, spielen Wissenschaftler seit langem mit dem Gedanken, in den Tiefen der Ozeane mit dem Bohren in die Kruste zu beginnen, was ihnen ermöglichen würde um die innere Struktur der Erde genauer zu untersuchen. Allerdings ist die Schicht der ozeanischen Kruste sehr stark, und die Forschung in der Tiefsee macht diese Aufgabe noch schwieriger.

Abschluss

Die Erdkruste ist vielleicht die einzige Schicht, die von der Menschheit im Detail untersucht wurde. Doch was sich darunter verbirgt, beunruhigt Geologen immer noch. Wir können nur hoffen, dass eines Tages die unerforschten Tiefen unserer Erde erforscht werden.

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Die Dicke der Erdkruste beträgt hier nicht mehr als 5 bis 7 km, es gibt keine Granitschicht in ihrer Zusammensetzung und die Dicke der Sedimentschicht ist unbedeutend, was die Öl- und Gasaussichten dieser Gebiete stark verringert.  

Die Dicke der Erdkruste nimmt im Allgemeinen ab, wenn die Geothermie näher an die Temperaturachse rückt, was durch die hohe Wärmeleitfähigkeit gewährleistet wird, die mit der Zirkulation von Wassermassen von der freien Oberfläche bis zur unteren Kruste verbunden ist, wie zum Beispiel in Der Fall des Pannonischen Beckens.  

Derzeit wird davon ausgegangen, dass die Dicke der Erdkruste durchschnittlich der Hälfte des Erddurchmessers entspricht.  

Ein Merkmal der kontinentalen Kruste ist das Vorhandensein von Gebirgswurzeln – eine starke Zunahme der Dicke der Erdkruste unter großen Gebirgssystemen. Unter dem Himalaya erreicht die Dicke der Kruste 70 - 80 km.  

In der darauffolgenden, vermutlich 0,5 Milliarden Jahre (vor 4,0 - 3,5 Milliarden Jahren) dauernden Periode der Erdentwicklung, der katarchischen Zeit, waren die Bedingungen ungefähr gleich, als die Dicke der Erdkruste allmählich zunahm und wahrscheinlich auch ihre Differenzierung in leistungsfähigere und stabilere und weniger leistungsstarke und mobile Bereiche.  

Das Land der Berge und Tiefebenen des Fernen Ostens hat eine konventionelle Grenze: Im Westen und Norden fällt es mit den Tälern der Flüsse Olek-ma, Aldan, Yudoma und Okhota zusammen, im Osten umfasst es den Schelf des Meeres von ​​Ochotsk und das Japanische Meer, im Süden verläuft es entlang der Staatsgrenze. Die Dicke der Erdkruste beträgt 30–45 km und spiegelt die wichtigsten großen orographischen Einheiten wider.  

Der Südflügel des Großen Kaukasus (im Norden und Nordosten der Region) ist eine fächerförmig gefaltete asymmetrische Struktur, die überwiegend aus Jura- und Kreideablagerungen besteht und durch eine erhebliche Seismizität gekennzeichnet ist. Die Dicke der Erdkruste beträgt 45 - 80 km. Beide von uns identifizierten anomalen Bereiche befinden sich hier. Nach magnetotellurischen Sondierungsdaten [Sholpo, 1978] befindet sich unter dem Großen Kaukasus in einem schmalen Streifen entlang des Hauptkamms und des Südhangs eine Schicht mit erhöhter Leitfähigkeit, im Osten dehnt sie sich jedoch aus und bedeckt Gebiete von Dagestan, in denen sich Kalkstein ablagert sind entwickelt. Diese Schicht hat eine Mächtigkeit von etwa 5 – 10 km und liegt in einer Tiefe von 20 – 25 km unter der Axialzone des Meganticlinoriums. Entlang des Streichens kommt es zu einem allmählichen Absinken dieser Schicht bis zu einer Tiefe von 60–75 km auf den Periklinen. Der Kleine Kaukasus (im Südwesten der Region) mit morphologisch unterschiedlichen Vulkanstrukturen ist in drei große Megablöcke unterteilt. Der Westflügel des Kleinen Kaukasus ist durch die Entwicklung mesozoischer vulkanogen-sedimentärer Formationen und Intrusionen gekennzeichnet. Es zeichnet sich durch sanftes Falten aus.  

Die identifizierten Massive zeichnen sich durch kontinentale Krustenabschnitte aus; in Riftsystemen ist ihre Dicke deutlich reduziert. Andere Berechnungen [Kogan, 1975] schätzen die Dicke der Erdkruste auf bis zu 25 - 20 km in den zentralen Teilen der Tunguska- und Vilyui-Senke, auf bis zu 25 - 30 km in der Sajan-Jenissei-Senke und auf bis zu 30 - 35 km im meridionalen Riftsystem, das die Anabar- und Olenek-Himmelsmassive trennt.  

Die Südkaspische Depression weist einen Abschnitt der Erdkruste ozeanischen Typs auf. In den Tiefseeteilen des südlichen Kaspischen Meeres fehlt die Granitschicht, und die Dicke der Erdkruste beträgt nicht mehr als 50 km. Innerhalb des SRS wurden die folgenden großen geostrukturellen Elemente identifiziert: Auf See – dies ist die Absheron-Pribalkhan-Hebungszone. Der Baku-Archipel, die turkmenische Strukturterrasse und die Tiefwasserzone des Südkaspischen Meeres sowie an Land die Kura-Senke, die durch die Talysh-Vandam-Maximumzone in die Untere Kura- und die Mittlere Kura-Senke unterteilt ist. Die Absheron-Pribalkhan-Hebungszone durchquert das Südkaspische Meer in sublatitudinaler Richtung.  

Die Entstehung großer Gebirgsstrukturen als Folge der Manifestation endogener Faktoren stimuliert die Aktivität oberflächlicher, exogener Agenten, die auf die Zerstörung von Bergen abzielen. Gleichzeitig führt die Glättung und Nivellierung des Reliefs durch die Einwirkung exogener Faktoren zu einer Verringerung der Dicke der Erdkruste, einer Verringerung ihrer Belastung der tieferen Erdschalen und geht häufig mit einem Aufstieg und einer Anhebung einher die Kruste. So ist laut Wissenschaftlern das Abschmelzen eines mächtigen Gletschers und die Zerstörung von Bergen in Nordeuropa der Grund für die deutliche Hebung Skandinaviens.  

Die Dicke der Erdkruste in verschiedenen Teilen der Erde bleibt nicht konstant. Die größte Dicke erreicht die Kruste auf den Kontinenten und insbesondere unter Gebirgsstrukturen (hier erreicht die Dicke der Granitschale 30 - 40 km); Es wird angenommen, dass die Dicke der Erdkruste unter den Ozeanen ohne Granithülle 6 bis 8 km nicht überschreitet.