Структурное строение земли

«Структурное  строение  Земли»

 

 

Подготовили студенты 1 курса  ФТД  группы  Т1208  Стрижов  Андрей  и Сергиенков  Владислав.

Историческое развитие альтернативных концепций

 

• В 1692 году Эдмунд Галлей (в статье, напечатанной в Философских трудах Королевского общества в Лондоне ), выдвинул идею о Земле , состоящей из полого корпуса около 500 миль толщиной, с двумя внутренними концентрическими оболочеками вокруг внутреннего ядра, соответствующего диаметра планет Венеры, Марса и Меркурия, соответственно

Структура Земли 

 

• Земля имеет в первом грубом приближении форму шара (фактический радиус Земли равен 6357-6378 км) и состоит из нескольких оболочек. Эти слои могут быть определены либо их химическими или ихреологическими свойствами. В центре расположено ядро Земли с радиусом около 1250 км, которое в основном состоит из железа и никеля. Далее идёт жидкая часть ядра Земли (состоящее в основном из железа) с толщиной около 2200 км. Потом 2900 км вязкой мантии, состоящей из силикатов и оксидов, а сверху довольно тонкая, твердая земная кора . Она также состоит из силикатов и оксидов, но обогащена элементами, которые не встречаются в мантийных породах. Научное понимание внутренней структуры Земли основывается на наблюдениях топография и батиметрии , наблюдения горных пород в обнажениях , образцах поднятых на поверхность с больших глубин в результате вулканической активности, анализесейсмических волн, которые проходят сквозь Землю, измерении гравитации областей Земли, и экспериментах с кристаллическими твердыми телами при давлениях и температурах, характерных для глубоких недр Земли.

Структура 

 

• Структуру Земли можно классифицировать по двум принципам: по механическим свойствами, такими как реология , или по химическим свойствам. Механически, она может быть разделена на литосферы , астеносферы , мезосферы , внешнее ядро и внутреннее ядро .Химически Землю можно разделить на земную кору, верхнюю мантию, нижнюю мантию, внешнее ядро и внутреннее ядро.

 

Схематическое изображение  внутренней структуры Земли. 1. континентальная  кора - 2. океаническая кора - 3. верхняя  мантия - 4. нижняя мантия - 5. Внешнее  ядро - 6. Внутреннее ядро - А: Поверхность Мохоровичича - B: Разрыв Гутенберга - C: разрыв Леманн-Буллен

• Слои Земли были определены косвенно с помощью измерения времени распространения преломленных и отраженных сейсмических волн, созданных землетрясениями. Ядро не пропускает поперечные волны, а скорость распространения волн отличается в разных слоях. Изменения в скорости сейсмических волн между различными слоями вызывает их преломление благодаря закону Снелла.

Ядро

 

• Средняя плотность Земли 5515 кг/м³. Поскольку средняя плотность материала поверхности составляет всего лишь около 3000 кг/м³, мы должны заключить, что плотные материалы существуют в ядре Земли. Еще одно доказательство высокой плотности ядра происходит из изучения сейсмологии.
• Сейсмические измерения показывают, что ядро делится на две части, твердое внутреннее ядро с радиусом ~ 1220 км  и жидкое внешнее ядро, с радиусом ~ 3400 км

 

Мантия

 

• Мантия Земли простирается до глубины 2890 км, что делает её самым толстым слоем Земли. Давление в нижней мантии, составляет ~ 140 ГПа (1,4 М атм ). Мантия состоит из силикатных пород, богатых железом и магнием по отношению к вышележащей коре.Высокие температуры в мантии делают силикатный материал достаточно пластичным , чтобы могла существовать конвекция вещества в мантии, выходящая на поверхность через разломы в тектонических плитах. Плавление и вязкость вещества зависят от давления и химических изменений в мантии. Вязкость мантии колеблется от 10²¹ до 10²⁴ Pa·s , в зависимости от глубины.  Для сравнения, вязкость воды составляет около 10⁻³ Pa·s , а песка 10⁷ Pa·s.

Кора

 

• Кора колеблется от 5 до 70 км в глубину от поверхности. Самые тонкие части океанической коры , которые лежат в основе океанических бассейнов (5-10 км) и состоят из плотной (мафической (англ.) ) железо-магниевой силикатной породы , такой как базальт.

Состав земной коры

 

• О - 48%
• Si - 29,5%
• Аl - 8,05%
• Fe - 4,65%,
• Са - 2,96%,

 

 

• Na - 2,50%,
• К - 2,50%,
• Mg - 1,87%,
• Ti - 0,45%

 

 

 

Всего - 99,48%

Средний состав Земли 

 

• Fe - 41,67 %          
• О - 27,27 %
• Si - 12,23 %
• Mg - 10,68 %       
• Ni - 3,14 %

 

 

• S - 1,41 %
• Са - 1,06 %
• AI - 1,02 %
• К - 0,74 %

 

 

 

Всего - 99,22 %

 

Состав слоя Верхней мантии и Мантии

 

• О - 35 % 
• Fe - 25 %
• Si  -   18 %
• Mg -14 %
• S - 2,0 %
• Са - 1,40 %  

 

• Ni - 1,35 %
• Al - 1,30 %
• Na - 0,7 %
• Сr - 0,25 %
• Mn - 0,20 %

 

 

Всего - 99,2 %