Maakoor. Maa soojus

Plaan

Maakoor (mandriline, ookeaniline, üleminekuperiood).

Maakoore põhikomponendid on keemilised elemendid, mineraalid, kivimid, geoloogilised kehad.

Tardkivimite klassifitseerimise alused.

Maakoor (mandriline, ookeaniline, üleminekuperiood)

Maakoore paksuses eristatakse seismiliste süvasondeeringute andmete põhjal mitmeid kihte, mida iseloomustavad elastsete võngete läbimise erinevad kiirused. Nendest kihtidest peetakse kolme põhiliseks. Neist ülemist tuntakse settekivina, keskmine on graniit-metamorfne ja alumine basalt (joon.).

Riis. . Maakoore ja ülemise vahevöö struktuuri skeem, sealhulgas tahke litosfäär

ja plastiline astenosfäär

Settekiht See koosneb peamiselt kõige pehmematest, lahtistest ja tihedamatest (lahtise tsementeerumise tõttu) kivimitest. Settekivimid paiknevad tavaliselt kihtidena. Settekihi paksus Maa pinnal on väga muutlik ja varieerub mõnest meetrist 10-15 km-ni. On piirkondi, kus settekiht puudub täielikult.

Graniit-metamorfne kiht See koosneb peamiselt tard- ja moondekivimitest, mis on rikkad alumiiniumi ja räni poolest. Nimetatakse kohti, kus settekiht puudub ja graniidikiht tuleb pinnale kristallkilbid(Kola, Anabar, Aldan jne). Graniidikihi paksus on 20-40 km, kohati see kiht puudub (Vaikse ookeani põhjas). Seismiliste lainete kiiruse uuringu kohaselt muutub kivimite tihedus alumisel piiril 6,5 km/s-lt 7,0 km/sek-ni dramaatiliselt. Seda graniidikihi piiri, mis eraldab graniidikihi basaldikihist, nimetatakse Conradi piirid.

Basaldi kiht paistab silma maakoore aluses, esineb kõikjal, selle paksus varieerub 5–30 km. Aine tihedus basaldikihis on 3,32 g/cm 3, see erineb koostiselt graniitidest ja seda iseloomustab tunduvalt väiksem ränidioksiidi sisaldus. Kihi alumisel piiril toimub pikilainete läbimise kiiruse järsk muutus, mis viitab kivimite omaduste järsule muutumisele. Seda piiri peetakse maakoore alumiseks piiriks ja seda nimetatakse Mohorovichi piiriks, nagu eespool käsitletud.

Maakera eri paigus on maakoor heterogeenne nii koostiselt kui ka paksuselt. Maakoore tüübid - mandri- või mandri-, ookeani- ja üleminekuperioodil. Ookeaniline maakoor hõivab umbes 60% ja mandriline maakoor umbes 40% maapinnast, mis erineb ookeanide ja maismaa pindalade jaotusest (vastavalt 71% ja 29%). See on tingitud asjaolust, et vaadeldavate maakooretüüpide vaheline piir kulgeb mööda mandrijalam. Madalad mered, nagu näiteks Venemaa Läänemere ja Arktika mered, kuuluvad Maailmaookeani ainult geograafiliselt. Ookeanide piirkonnas eristuvad nad ookeani tüüp, mida iseloomustab õhuke settekiht, mille all on basaldikiht. Pealegi on ookeaniline maakoor palju noorem kui mandriline maakoor - esimese vanus ei ületa 180–200 miljonit aastat. Mandri all olev maakoor sisaldab kõiki 3 kihti, on suure paksusega (40-50 km) ja nn. mandriosa. Siirdekoor vastab mandrite veealusele piirile. Vastupidiselt mandrile väheneb siin graniidikiht järsult ja kaob ookeani ning siis väheneb ka basaldikihi paksus.

Sette-, graniit-metamorfsed ja basaltkihid moodustavad koos kesta, mis sai nime sial – sõnadest räni ja alumiinium. Tavaliselt arvatakse, et siaalkestas on otstarbekas tuvastada maapõue mõiste. Samuti on kindlaks tehtud, et läbi geoloogilise ajaloo neelab maakoor hapnikku ja praeguseks moodustab see sellest 91% mahust.

Maakoore põhikomponendid on keemilised elemendid, mineraalid, kivimid, geoloogilised kehad

Maa aine koosneb keemilistest elementidest. Kivikoore sees moodustavad keemilised elemendid mineraale, mineraalid kivimeid ja kivimid omakorda geoloogilisi kehasid. Meie teadmised Maa keemiast või muidu geokeemiast vähenevad katastroofiliselt koos sügavusega. Sügavamal kui 15 km asenduvad meie teadmised järk-järgult hüpoteesidega.

Ameerika keemik F.W. Clark koos G.S. Washington, alustanud eelmise sajandi alguses erinevate kivimite (5159 proovi) analüüsi, avaldas andmed umbes kümne levinuima elemendi keskmise sisalduse kohta maakoores. Frank Clark lähtus seisukohast, et 16 km sügavune tahke maakoor koosneb 95% ulatuses tardkivimitest ja 5% ulatuses tardkivimite mõjul tekkinud settekivimitest. Seetõttu kasutas F. Clark arvutamiseks 6000 erinevate kivimite analüüsi, võttes nende aritmeetilise keskmise. Järgnevalt täiendati neid andmeid teiste elementide sisalduse keskmiste andmetega Selgus, et levinumad maakoore elemendid on (massiprotsent): O - 47,2; Si - 27,6; Al - 8,8; Fe - 5,1; Ca - 3,6; Na, 2,64; Mg - 2,1; K - 1,4; H - 0,15, mis on kokku 99,79%. Neid elemente (v.a vesinik), aga ka süsinikku, fosforit, kloori, fluori ja mõnda muud nimetatakse kivimit moodustavateks või petrogeenseteks.

Seejärel täpsustasid erinevad autorid neid arve korduvalt (tabel).

Mandrite maakoore koostise erinevate hinnangute võrdlus,

Maakoore keemiliste elementide keskmised massifraktsioonid nimetati akadeemik A. E. Fersmani ettepanekul. klaarid. Viimased andmed Maa sfääride keemilise koostise kohta on kokku võetud järgmisel skeemil (joonis).

Kogu maakoore ja vahevöö aine koosneb mineraalidest, mis on vormi, struktuuri, koostise, arvukuse ja omaduste poolest mitmekesised. Praegu on eraldatud üle 4000 mineraali. Täpset arvu on võimatu anda, sest igal aastal täieneb mineraaliliikide arv 50-70 nimetusega mineraaliliikidega. Näiteks endise NSV Liidu territooriumilt on avastatud umbes 550 mineraali (A.E. Fersmani muuseumis on talletatud 320 liiki), neist üle 90% 20. sajandil.

Maapõue mineraalne koostis on järgmine (maht%): päevakivid - 43,1; pürokseenid - 16,5; oliviin - 6,4; amfiboolid - 5,1; vilgukivi - 3,1; savi mineraalid - 3,0; ortosilikaadid - 1,3; kloritid, serpentiinid - 0,4; kvarts - 11,5; kristobaliit - 0,02; tridüümiit - 0,01; karbonaadid - 2,5; maagi mineraalid - 1,5; fosfaadid - 1,4; sulfaadid - 0,05; raudhüdroksiidid - 0,18; teised - 0,06; orgaaniline aine - 0,04; kloriidid - 0,04.

Need arvud on muidugi väga suhtelised. Üldiselt on maakoore mineraalne koostis kõige mitmekesisem ja rikkalikum võrreldes sügavamate geosfääride ja meteoriitide koostisega, Kuu ainega ja teiste maapealsete planeetide väliskestadega. Nii leiti Kuul 85 mineraali ja 175 meteoriitidest.

Looduslikke mineraalseid agregaate, mis moodustavad iseseisvaid geoloogilisi kehasid maakoores, nimetatakse kivimiteks. Mõiste "geoloogiline keha" on mitmemõõtmeline mõiste, mis hõlmab mahtusid mineraalkristallist kontinentideni. Iga kivim moodustab maakoores kolmemõõtmelise keha (kiht, lääts, massiiv, kate ...), mida iseloomustab teatud materjali koostis ja spetsiifiline sisemine struktuur.

Mõiste "kivi" tõi vene geoloogiakirjandusse 18. sajandi lõpus Vassili Mihhailovitš Severgin. Maakoore uurimine näitas, et see koosneb erinevatest kivimitest, mida saab päritolu järgi jagada 3 rühma: tard- ehk tardkivimid, sette- ja moondekivimid.

Enne iga kivimirühma eraldi kirjeldamist on vaja peatuda nende ajaloolistel suhetel.

On üldtunnustatud seisukoht, et algne maakera oli sulakeha. Sellest esmasest sulamist ehk magmast tekkis jahtumisel tahke maakoor, alguses koosnes see täielikult tardkivimitest, mida tuleks pidada ajalooliselt kõige iidseimaks kivimirühmaks.

Alles Maa arengu hilisemas faasis võisid tekkida teistsuguse päritoluga kivimid. See sai võimalikuks pärast kõigi selle väliskestade tekkimist: atmosfäär, hüdrosfäär, biosfäär. Nende mõju all olevad esmased tardkivimid ja päikeseenergia hävisid, hävinud materjal liigutati vee ja tuule toimel, sorteeriti ja tsementeeriti uuesti. Nii tekkisid settekivimid, mis on sekundaarsed tardkivimitele, mille tõttu need tekkisid.

Nii tard- kui ka settekivimid olid moondekivimite tekke materjaliks. Erinevate geoloogiliste protsesside tulemusena alandati suuri maakoore alasid ning nendesse piirkondadesse kogunesid settekivimid. Nende vajumiste käigus langevad järjestuse alumised osad üha suuremale sügavusele kõrgete temperatuuride ja rõhkude piirkonda, magmast erinevate aurude ja gaaside läbitungimise ning kuuma vee ringluse piirkonda. lahendusi, uute keemiliste elementide viimist kivimitesse. Selle tulemuseks on metamorfism.

Nende tõugude jaotus ei ole sama. Hinnanguliselt koosneb litosfäär 95% tard- ja moondekivimitest ning vaid 5% on settekivimid. Pealtnäha on jaotus mõnevõrra erinev. Settekivimid katavad 75% maapinnast ja ainult 25% on tard- ja moondekivimid.

Kirill Degtyarev, Lomonosovi Moskva Riikliku Ülikooli teadur M. V. Lomonosov.

Meie süsivesinikerikkas riigis on geotermiline energia omamoodi eksootiline ressurss, mis praeguses olukorras tõenäoliselt nafta ja gaasiga ei konkureeri. Sellest hoolimata saab seda alternatiivset energiavormi kasutada peaaegu kõikjal ja üsna tõhusalt.

Foto Igor Konstantinov.

Mulla temperatuuri muutus sügavusega.

Termovee ja neid sisaldavate kuivade kivimite temperatuuri tõus sügavusega.

Temperatuuri muutused koos sügavusega erinevates piirkondades.

Islandi vulkaani Eyjafjallajökull purse on näide ägedatest vulkaanilistest protsessidest, mis toimuvad aktiivsetes tektoonilistes ja vulkaanilistes tsoonides koos võimsa soojusvooga maa sisemusest.

Maasoojuselektrijaamade installeeritud võimsused maailma riikide lõikes, MW.

Geotermiliste ressursside jaotus Venemaa territooriumil. Maasoojusenergia varud on ekspertide hinnangul kordades suuremad kui orgaaniliste fossiilkütuste energiavarud. Maasoojusenergia Seltsi ühingu andmetel.

Geotermiline energia on maa sisemuse soojus. Seda toodetakse sügavustes ja see tuleb Maa pinnale erineval kujul ja erineva intensiivsusega.

Mulla ülemiste kihtide temperatuur sõltub peamiselt välistest (eksogeensetest) teguritest – päikesevalgusest ja õhutemperatuurist. Suvel ja päeval pinnas soojeneb teatud sügavuseni ning talvel ja öösel jahtub õhutemperatuuri muutumise järel ja mõningase hilinemisega, suurenedes sügavusega. Õhutemperatuuri ööpäevaste kõikumiste mõju lõpeb mõne kuni mitmekümne sentimeetri sügavusel. Hooajalised kõikumised haaravad sügavamad pinnasekihid – kuni kümnete meetriteni.

Teatud sügavusel – kümnetest kuni sadade meetriteni – hoitakse pinnase temperatuur konstantsena, mis on võrdne aasta keskmise õhutemperatuuriga Maa pinna lähedal. Seda on lihtne kontrollida, laskudes üsna sügavasse koopasse.

Kui aasta keskmine õhutemperatuur on antud piirkonnas alla nulli, väljendub see igikeltsana (täpsemalt igikeltsana). Ida-Siberis ulatub aastaringselt külmunud muldade paksus ehk paksus kohati 200-300 meetrini.

Teatud sügavusest (iga kaardi punkti jaoks oma) nõrgeneb Päikese ja atmosfääri toime nii palju, et endogeensed (sisemised) tegurid tulevad esikohale ja maa sisemus soojeneb seestpoolt, nii et temperatuur hakkab tõusma. tõuse koos sügavusega.

Maa süvakihtide kuumenemist seostatakse peamiselt seal paiknevate radioaktiivsete elementide lagunemisega, kuigi nimetatakse ka teisi soojusallikaid, näiteks füüsikalis-keemilisi, tektoonilisi protsesse maakoore ja vahevöö sügavates kihtides. Kuid olenemata põhjusest tõuseb kivimite ja nendega seotud vedelate ja gaasiliste ainete temperatuur sügavusega. Kaevurid seisavad selle nähtusega silmitsi – sügavates kaevandustes on alati kuum. 1 km sügavusel on kolmekümnekraadine kuumus normaalne ja sügavamal on temperatuur veelgi kõrgem.

Maa sisemuse soojusvoog, mis jõuab Maa pinnale, on väike - selle võimsus on keskmiselt 0,03-0,05 W / m 2,
ehk umbes 350 Wh/m 2 aastas. Päikesest lähtuva soojusvoo ja selle soojendatava õhu taustal on see märkamatu väärtus: Päike annab igale maapinna ruutmeetrile aastas umbes 4000 kWh ehk 10 000 korda rohkem (see on muidugi keskmiselt tohutu levikuga polaar- ja ekvatoriaalsete laiuskraadide vahel ning olenevalt muudest kliima- ja ilmastikuteguritest).

Sügavusest pinnale suunduva soojusvoo tähtsusetus suuremal osal planeedist on seotud kivimite madala soojusjuhtivusega ja geoloogilise ehituse iseärasustega. Kuid on ka erandeid - kohad, kus soojusvoog on kõrge. Need on ennekõike tektooniliste rikete, suurenenud seismilise aktiivsuse ja vulkanismi tsoonid, kus maa sisemuse energia leiab väljapääsu. Selliseid tsoone iseloomustavad litosfääri termilised anomaaliad, siin võib Maa pinnale jõudev soojusvoog olla kordades ja isegi suurusjärgus võimsam kui "tavaline". Vulkaanipursked ja kuumaveeallikad toovad neis tsoonides pinnale tohutul hulgal soojust.

Just need piirkonnad on geotermilise energia arendamiseks kõige soodsamad. Venemaa territooriumil on need ennekõike Kamtšatka, Kuriili saared ja Kaukaasia.

Samas on geotermilise energia arendamine võimalik peaaegu kõikjal, kuna temperatuuri tõus koos sügavusega on üldlevinud nähtus ja ülesandeks on soolestikust soojust “välja tõmmata”, nii nagu sealt ammutatakse mineraalset toorainet.

Keskmiselt tõuseb temperatuur sügavusega iga 100 m kohta 2,5-3 o C. Kahe erineval sügavusel asuva punkti temperatuuride erinevuse ja nendevahelise sügavuse erinevuse suhet nimetatakse geotermiliseks gradiendiks.

Pöördväärtus on geotermiline samm ehk sügavuse intervall, mille juures temperatuur tõuseb 1 o C.

Mida suurem on gradient ja vastavalt madalam samm, seda lähemale Maa sügavuste soojus pinnale läheneb ja seda perspektiivsem on see ala geotermilise energia arendamiseks.

Erinevates piirkondades, sõltuvalt geoloogilisest struktuurist ning muudest piirkondlikest ja kohalikest tingimustest, võib temperatuuri tõusu kiirus sügavusega oluliselt erineda. Maa skaalal ulatuvad geotermiliste gradientide ja sammude väärtuste kõikumised 25-kordseks. Näiteks Oregoni osariigis (USA) on gradient 150 o C 1 km kohta ja Lõuna-Aafrikas - 6 o C 1 km kohta.

Küsimus on selles, milline on temperatuur suurel sügavusel – 5, 10 km või rohkem? Kui trend jätkub, peaks temperatuur 10 km sügavusel olema keskmiselt umbes 250-300 o C. Seda kinnitavad enam-vähem otsesed vaatlused ülisügavates puurkaevudes, kuigi pilt on palju keerulisem kui lineaarne temperatuuri tõus. .

Näiteks Baltikumi kristallilise kilbi puuritud Koola ülisügavas kaevus muutub temperatuur 3 km sügavusel kiirusega 10 ° C / 1 km ja seejärel muutub geotermiline gradient 2–2,5 korda suuremaks. 7 km sügavusel registreeriti juba temperatuur 120 o C, 10 km - 180 o C ja 12 km - 220 o C.

Teine näide on Kaspia põhjaosasse rajatud kaev, kus 500 m sügavusel registreeriti temperatuur 42 o C, 1,5 km - 70 o C, 2 km - 80 o C, 3 km - 108 o C.

Eeldatakse, et geotermiline gradient väheneb alates 20-30 km sügavusest: 100 km sügavusel on hinnangulised temperatuurid umbes 1300-1500 o C, 400 km sügavusel - 1600 o C, Maakeres. südamik (sügavusega üle 6000 km) - 4000-5000 o ALT.

Sügavusel kuni 10-12 km mõõdetakse temperatuuri puurkaevude kaudu; kus neid ei ole, määratakse see kaudsete märkide abil samamoodi nagu suurematel sügavustel. Sellised kaudsed märgid võivad olla seismiliste lainete läbipääsu iseloom või purskava laava temperatuur.

Kuid geotermilise energia jaoks ei paku andmed temperatuuride kohta rohkem kui 10 km sügavusel veel praktilist huvi.

Mitme kilomeetri sügavusel on palju soojust, aga kuidas seda tõsta? Mõnikord lahendab loodus ise selle probleemi meie jaoks loodusliku jahutusvedeliku abil - soojendatud termaalveed, mis tulevad pinnale või asuvad meile ligipääsetavas sügavuses. Mõnel juhul kuumutatakse sügavuses olev vesi auru olekusse.

Mõiste "termaalvesi" ei ole rangelt määratletud. Reeglina tähendavad need vedelas olekus või auru kujul kuuma maa-alust vett, sealhulgas neid, mis tulevad Maa pinnale, mille temperatuur on üle 20 ° C, see tähendab reeglina õhutemperatuurist kõrgem. .

Põhjavee, auru, auru-vee segude soojus on hüdrotermiline energia. Sellest lähtuvalt nimetatakse selle kasutamisel põhinevat energiat hüdrotermiliseks.

Olukord on keerulisem soojuse tootmisega otse kuivadest kivimitest - petrotermiline energia, eriti kuna piisavalt kõrged temperatuurid algavad reeglina mitme kilomeetri sügavusest.

Venemaa territooriumil on naftasoojusenergia potentsiaal sada korda suurem kui hüdrotermilisel energial - vastavalt 3500 ja 35 triljonit tonni tavakütust. See on üsna loomulik – Maa sügavuste soojust on kõikjal ja termaalvett leidub kohapeal. Ilmsete tehniliste raskuste tõttu kasutatakse aga enamikku termaalveest praegu soojuse ja elektri tootmiseks.

Kütteks sobivad veed temperatuuriga 20-30 kuni 100 o C, temperatuurid alates 150 o C ja üle - ning elektri tootmiseks maasoojuselektrijaamades.

Üldiselt on geotermilised ressursid Venemaa territooriumil standardkütuse või mõne muu energia mõõtühiku tonnides umbes 10 korda suuremad kui fossiilkütuste varud.

Teoreetiliselt suudaks riigi energiavajadusi täielikult rahuldada ainult geotermiline energia. Praktikas ei ole see praegu enamikul selle territooriumist tehnilistel ja majanduslikel põhjustel teostatav.

Maailmas seostatakse geotermilise energia kasutamist kõige sagedamini Islandiga – riigiga, mis asub Kesk-Atlandi seljandiku põhjaotsas, äärmiselt aktiivses tektoonilises ja vulkaanilises vööndis. Tõenäoliselt mäletavad kõik Eyjafjallajökulli vulkaani võimast purset 2010. aastal.

Just tänu sellele geoloogilisele eripärale on Islandil tohutud geotermilise energia varud, sealhulgas kuumaveeallikad, mis tulevad Maa pinnale ja lausa purskavad geisritena.

Islandil võetakse praegu üle 60% kogu tarbitavast energiast Maalt. Sealhulgas maasoojusallikate tõttu on tagatud 90% kütte- ja 30% elektritootmisest. Lisame, et ülejäänud elektri riigis toodetakse hüdroelektrijaamades ehk siis ka taastuvat energiaallikat kasutades, tänu millele näeb Island välja omamoodi globaalse keskkonnastandardina.

Geotermilise energia "taltsutamine" 20. sajandil aitas Islandit oluliselt majanduslikult. Kuni eelmise sajandi keskpaigani oli see väga vaene riik, nüüd on see installeeritud võimsuse ja geotermilise energia tootmise poolest elaniku kohta maailmas esimesel kohal ning geotermilise elektri absoluutse installeeritud võimsuse poolest esikümnes. taimed. Selle rahvaarv on aga vaid 300 tuhat inimest, mis lihtsustab keskkonnasõbralikele energiaallikatele üleminekut: vajadus selle järele on üldiselt väike.

Lisaks Islandile annab geotermilise energia suur osa elektritootmise kogubilansist Uus-Meremaa ja Kagu-Aasia saareriigid (Filipiinid ja Indoneesia), Kesk-Ameerika ja Ida-Aafrika riigid, mille territoorium on samuti iseloomulik. kõrge seismilise ja vulkaanilise aktiivsuse tõttu. Nende riikide jaoks annab geotermiline energia nende praeguse arengutaseme ja vajaduste juures olulise panuse sotsiaal-majanduslikku arengusse.

(Järgneb lõpp.)

Ülemist tahket geosfääri nimetatakse maakooreks. Seda mõistet seostatakse Jugoslaavia geofüüsiku A. Mohorovichichi nimega, kes leidis, et seismilised lained levivad Maa ülemises paksuses aeglasemalt kui suurtel sügavustel. Edaspidi hakati seda ülemist väikese kiirusega kihti nimetama maakooreks ja maakoort maa vahevööst eraldavat piiri nimetati Mohorovitši piiriks ehk lühidalt Mochiks. Maakoore paksus on muutuv. Ookeanide vete all ei ületa see 10–12 km ja mandritel 40–60 km (mis ei ületa 1% maakera raadiusest), ulatudes mägistes piirkondades harva 75 km-ni. Maakoore keskmiseks paksuseks oletatakse 33 km ja keskmiseks massiks 3 10 25 g.

Geoloogiliste ja 16 km sügavuste andmete järgi arvutati välja maakoore keskmine keemiline koostis. Neid andmeid ajakohastatakse pidevalt ja need näevad tänapäeval välja sellised: hapnik - 47%, räni - 27,5, alumiinium - 8,6, raud - 5, kaltsium, naatrium, magneesium ja kaalium - 10,5, kõik muud elemendid moodustavad umbes 1,5%, sealhulgas titaan - 0,6%, süsinik - 0,1, - 0,01, plii - 0,0016, kuld - 0,0000005%. On ilmne, et esimesed kaheksa elementi moodustavad peaaegu 99% maakoorest ja ainult 1% langeb ülejäänud (üle saja!) D.I elemendile. Mendelejev. Küsimus Maa sügavamate tsoonide koostisest on endiselt vastuoluline. Maakoore moodustavate kivimite tihedus suureneb koos sügavusega. Kivimite keskmine tihedus maakoore ülemistes horisontides on 2,6-2,7 g/cm 3, gravitatsioonikiirendus selle pinnal on 982 cm/s 2 . Teades tiheduse ja raskuskiirenduse jaotust, on võimalik arvutada ükskõik millise Maa raadiuse punkti kohta. 50 km sügavusel, s.o. ligikaudu maakoore talla juures on rõhk 13 000 atm.

Temperatuurirežiim maakoores on üsna omapärane. Päikese soojusenergia tungib teatud sügavusele soolestikku. Igapäevaseid kõikumisi täheldatakse sügavusel mõnest sentimeetrist kuni 1-2 m.. Aastane kõikumine parasvöötme laiuskraadidel ulatub 20-30 m sügavusele.Nendel sügavustel asub püsiva temperatuuriga kivimikiht – isotermiline. Selle temperatuur on võrdne piirkonna aasta keskmise temperatuuriga. Polaar- ja piirkondades, kus aastaste temperatuuride kõikumiste amplituud on väike, asub isotermiline horisont maapinna lähedal. Maakoore ülemist kihti, milles temperatuur muutub koos aastaaegadega, nimetatakse aktiivseks. Näiteks Moskvas ulatub aktiivne kiht 20 m sügavusele.

Isotermilise horisondi all temperatuur tõuseb. Temperatuuri tõus isotermilisest horisondist madalamal sügavusel on tingitud Maa sisemisest soojusest. Maapõue süvenemisel 33 m võrra toimub temperatuuri tõus keskmiselt 1 ° C. Seda väärtust nimetatakse geotermiliseks sammuks. Maa eri piirkondade geotermiline samm on erinev: arvatakse, et tsoonides võib see olla umbes 5 m ja rahulikel platvormialadel võib see tõusta kuni 100 m.

Koos vahevöö ülemise tahke kihiga ühendab seda mõiste, samas kui maakoore ja ülemise vahevöö kogumit nimetatakse tavaliselt tektonosfääriks.

Maapõuel on meie elu, meie planeedi uurimise jaoks suur tähtsus.

See mõiste on tihedalt seotud teistega, mis iseloomustavad Maa sees ja pinnal toimuvaid protsesse.

Mis on maakoor ja kus see asub

Maal on terviklik ja pidev kest, millesse kuuluvad: maakoor, troposfäär ja stratosfäär, mis on atmosfääri alumine osa, hüdrosfäär, biosfäär ja antroposfäär.

Nad suhtlevad tihedalt, tungides üksteisesse ning vahetades pidevalt energiat ja ainet. Maakoort on tavaks nimetada litosfääri väliseks osaks – planeedi tahkeks kestaks. Suurem osa selle välisküljest on kaetud hüdrosfääriga. Ülejäänud, väiksemat osa, mõjutab atmosfäär.

Maakoore all on tihedam ja tulekindlam vahevöö. Neid eraldab tingimuslik piir, mis on saanud nime Horvaatia teadlase Mohorovitši järgi. Selle eripäraks on seismiliste vibratsioonide kiiruse järsk tõus.

Maapõuest ülevaate saamiseks kasutatakse erinevaid teaduslikke meetodeid. Konkreetse teabe saamine on aga võimalik ainult suurema sügavusega puurimise abil.

Sellise uuringu üks eesmärke oli teha kindlaks ülemise ja alumise mandri maakoore vahelise piiri olemus. Arutati tulekindlatest metallidest valmistatud isekuumenevate kapslite abil ülemisse vahevöösse tungimise võimalusi.

Maakoore struktuur

Mandrite all eristatakse selle sette-, graniidi- ja basaldikihte, mille paksus täitematerjalis on kuni 80 km. Kivimid, mida nimetatakse settekivimiteks, tekkisid ainete sadestumise tulemusena maismaal ja vees. Need on valdavalt kihtidena.

• savi
• kiltkivid
• liivakivid
• karbonaatkivimid
• vulkaanilise päritoluga kivimid
• kivisüsi ja muud kivimid.

Settekiht aitab rohkem teada saada maakera looduslikest tingimustest, mis olid planeedil ammustel aegadel. Selline kiht võib olla erineva paksusega. Mõnes kohas ei pruugi see üldse olemas olla, teisal, peamiselt suurtes lohkudes, võib olla 20-25 km.

Maakoore temperatuur

Maa elanike jaoks on oluline energiaallikas selle maakoore soojus. Temperatuur tõuseb, kui sisenete sellesse sügavamale. Maapinnale lähim 30-meetrine kiht, mida nimetatakse heliomeetriliseks kihiks, on seotud päikese kuumusega ja kõigub olenevalt aastaajast.

Järgmises õhemas kihis, mis mandrilises kliimas tõuseb, on temperatuur konstantne ja vastab konkreetse mõõtmiskoha näitajatele. Maakoore geotermilises kihis on temperatuur seotud planeedi sisemise soojusega ja tõuseb sellesse süvenedes. See on erinevates kohtades erinev ja sõltub elementide koostisest, sügavusest ja nende asukoha tingimustest.

Arvatakse, et temperatuur tõuseb iga 100 meetri järel süvenedes keskmiselt kolm kraadi. Erinevalt mandriosast tõuseb temperatuur ookeanide all kiiremini. Peale litosfääri on plastikust kõrgtemperatuuriline kest, mille temperatuur on 1200 kraadi. Seda nimetatakse astenosfääriks. Sellel on sulamagmaga kohti.

Maapõue tungides võib astenosfäär välja valada sula magmat, põhjustades vulkaanilisi nähtusi.

Maakoore omadused

Maakoore mass on alla poole protsendi planeedi kogumassist. See on kivikihi välimine kest, milles toimub aine liikumine. See kiht, mille tihedus on pool Maa tihedusest. Selle paksus varieerub vahemikus 50-200 km.

Maakoore ainulaadsus seisneb selles, et see võib olla kontinentaalset ja ookeanilist tüüpi. Mandrilisel maakoorel on kolm kihti, millest ülemise moodustavad settekivimid. Ookeaniline maakoor on suhteliselt noor ja selle paksus varieerub vähe. See moodustub ookeaniahelikest mantli ainete tõttu.

maapõue iseloomulik foto

Maakoore paksus ookeanide all on 5-10 km. Selle tunnuseks on pidevad horisontaalsed ja võnkuvad liikumised. Suurem osa maakoorest on basalt.

Maakoore välimine osa on planeedi kõva kest. Selle struktuuri iseloomustab mobiilsete alade ja suhteliselt stabiilsete platvormide olemasolu. Litosfääri plaadid liiguvad üksteise suhtes. Nende plaatide liikumine võib põhjustada maavärinaid ja muid kataklüsme. Selliste liikumiste seaduspärasusi uurib tektooniline teadus.

Maakoore funktsioonid

Maakoore peamised funktsioonid on järgmised:

• ressurss;
• geofüüsikaline;
• geokeemiline.

Esimene neist näitab Maa ressursipotentsiaali olemasolu. See on peamiselt litosfääris paiknev maavarade kogum. Lisaks hõlmab ressursifunktsioon mitmeid keskkonnategureid, mis tagavad inimeste ja teiste bioloogiliste objektide elu. Üks neist on kalduvus moodustada kõva pinna puudujääk.

sa ei saa seda teha. päästa meie maa foto

Soojus-, müra- ja kiirgusmõjud realiseerivad geofüüsikalist funktsiooni. Näiteks on probleem loodusliku kiirgusfooniga, mis on maapinnal üldiselt ohutu. Kuid sellistes riikides nagu Brasiilia ja India võib see olla lubatust sadu kordi suurem. Arvatakse, et selle allikaks on radoon ja selle lagunemissaadused, samuti teatud tüüpi inimtegevus.

Geokeemiline funktsioon on seotud inimestele ja teistele loomamaailma esindajatele kahjuliku keemilise reostuse probleemidega. Litosfääri satuvad mitmesugused toksiliste, kantserogeensete ja mutageensete omadustega ained.

Nad on planeedi sisemuses viibides ohutud. Nendest eraldatud tsink, plii, elavhõbe, kaadmium ja teised raskemetallid võivad olla väga ohtlikud. Töödeldud tahkel, vedelal ja gaasilisel kujul satuvad nad keskkonda.

Millest koosneb maakoor?

Võrreldes vahevöö ja tuumaga on maakoor habras, sitke ja õhuke. See koosneb suhteliselt kergest ainest, mille koostises on umbes 90 looduslikku elementi. Neid leidub litosfääri erinevates kohtades ja erineva kontsentratsiooniga.

Peamised neist on: hapnik räni alumiinium, raud, kaalium, kaltsium, naatrium magneesium. 98 protsenti maakoorest moodustavad need. Sealhulgas umbes pool on hapnik, rohkem kui veerand - räni. Nende kombinatsioonide tõttu tekivad mineraalid nagu teemant, kips, kvarts jne. Kivimit võivad moodustada mitmed mineraalid.

• Koola poolsaare ülisügav puurkaev võimaldas tutvuda 12 km sügavuselt võetud mineraaliproovidega, kust leiti graniidi- ja kildalähedasi kivimeid.
• Maakoore suurim paksus (umbes 70 km) ilmnes mäesüsteemide all. Tasaste alade all on see 30–40 km ja ookeanide all ainult 5–10 km.
• Märkimisväärne osa maakoorest moodustab iidse madala tihedusega ülemise kihi, mis koosneb peamiselt graniidist ja kildadest.
• Maakoore ehitus sarnaneb paljude planeetide, sealhulgas Kuul asuvate planeetide ja nende satelliitide maakoorega.

Maa evolutsiooni iseloomulik tunnus on mateeria eristumine, mille väljenduseks on meie planeedi kestastruktuur. Litosfäär, hüdrosfäär, atmosfäär, biosfäär moodustavad Maa peamised kestad, mis erinevad keemilise koostise, võimsuse ja aine oleku poolest.

Maa sisemine struktuur

Maa keemiline koostis(joonis 1) sarnaneb teiste maapealsete planeetide, nagu Veenuse või Marsi, koostisega.

Üldiselt domineerivad sellised elemendid nagu raud, hapnik, räni, magneesium ja nikkel. Valguselementide sisaldus on madal. Maa aine keskmine tihedus on 5,5 g/cm 3 .

Maa siseehituse kohta on väga vähe usaldusväärseid andmeid. Kaaluge joonist fig. 2. See kujutab Maa sisemist ehitust. Maa koosneb maakoorest, vahevööst ja tuumast.

Riis. 1. Maa keemiline koostis

Riis. 2. Maa siseehitus

Tuum

Tuum(joon. 3) asub Maa keskmes, selle raadius on umbes 3,5 tuhat km. Südamiku temperatuur ulatub 10 000 K-ni, s.o. see on kõrgem kui Päikese väliskihtide temperatuur ja selle tihedus on 13 g / cm 3 (võrdle: vesi - 1 g / cm 3). Tuum koosneb arvatavasti raua ja nikli sulamitest.

Maa välissüdamikul on suurem võimsus kui sisemisel tuumal (raadius 2200 km) ja see on vedelas (sulas) olekus. Sisemine tuum on tohutu surve all. Seda moodustavad ained on tahkes olekus.

Mantel

Mantel- Maa geosfäär, mis ümbritseb tuuma ja moodustab 83% meie planeedi mahust (vt joonis 3). Selle alumine piir asub 2900 km sügavusel. Mantel jaguneb vähem tihedaks ja plastiliseks ülemiseks osaks (800-900 km), millest magma(tõlkes kreeka keelest tähendab "paks salv"; see on maa sisemuse sula aine - keemiliste ühendite ja elementide, sealhulgas gaaside segu spetsiaalses poolvedelas olekus); ja kristalne alumine, umbes 2000 km paksune.

Riis. 3. Maa ehitus: tuum, vahevöö ja maakoor

Maakoor

maakoor - litosfääri väliskest (vt joon. 3). Selle tihedus on ligikaudu kaks korda väiksem kui Maa keskmine tihedus – 3 g/cm 3 .

Eraldab maakoore vahevööst Mohorovici piir(seda nimetatakse sageli Moho piiriks), mida iseloomustab seismiliste lainete kiiruste järsk tõus. Selle paigaldas 1909. aastal Horvaatia teadlane Andrei Mohorovitš (1857- 1936).

Kuna vahevöö ülemises osas toimuvad protsessid mõjutavad aine liikumist maapõues, on need ühendatud üldnimetuse alla litosfäär(kivikest). Litosfääri paksus on 50–200 km.

Litosfääri all on astenosfäär- vähem kõva ja vähem viskoosne, kuid rohkem plastist kest, mille temperatuur on 1200 °C. See võib ületada Moho piiri, tungides maapõue. Astenosfäär on vulkanismi allikas. See sisaldab sula magma taskuid, mis viiakse maapõue või valatakse maapinnale.

Maakoore koostis ja struktuur

Võrreldes vahevöö ja südamikuga on maakoor väga õhuke, kõva ja rabe kiht. See koosneb kergemast ainest, mis sisaldab praegu umbes 90 looduslikku keemilist elementi. Need elemendid ei ole maakoores võrdselt esindatud. Seitse elementi – hapnik, alumiinium, raud, kaltsium, naatrium, kaalium ja magneesium – moodustavad 98% maakoore massist (vt joonis 5).

Omapärased keemiliste elementide kombinatsioonid moodustavad erinevaid kivimeid ja mineraale. Vanimad neist on vähemalt 4,5 miljardit aastat vanad.

Riis. 4. Maakoore ehitus

Riis. 5. Maakoore koostis

Mineraal on oma koostiselt ja omadustelt suhteliselt homogeenne looduslik keha, mis on tekkinud nii litosfääri sügavustes kui ka pinnal. Mineraalideks on näiteks teemant, kvarts, kips, talk jne (Erinevate mineraalide füüsikaliste omaduste kirjelduse leiate lisast 2.) Maa mineraalide koostis on näidatud joonisel fig. 6.

Riis. 6. Maa üldine mineraalne koostis

Kivid koosnevad mineraalidest. Need võivad koosneda ühest või mitmest mineraalist.

Settekivimid - savi, lubjakivi, kriit, liivakivi jne – tekkinud ainete sadenemisel veekeskkonnas ja maismaal. Need asuvad kihtidena. Geoloogid nimetavad neid Maa ajaloo lehekülgedeks, sest nad saavad õppida tundma looduslikke tingimusi, mis meie planeedil iidsetel aegadel eksisteerisid.

Settekivimitest eristatakse organogeenseid ja anorgaanilisi (detritaalseid ja kemogeenseid).

Orgaaniline kivimid tekivad loomade ja taimede jäänuste kuhjumise tulemusena.

Klassilised kivimid tekivad ilmastiku mõjul, varem tekkinud kivimite hävimisproduktide tekkimisel vee, jää või tuule abil (tabel 1).

Tabel 1. Klastilised kivimid sõltuvalt kildude suurusest

Kemogeenne kivimid tekivad merede ja järvede vetest neis lahustunud ainete settimise tulemusena.

Maakoore paksuses tekib magma tardkivimid(joon. 7), nagu graniit ja basalt.

Sette- ja tardkivimid läbivad rõhu ja kõrge temperatuuri mõjul suurtesse sügavustesse sukeldumisel olulisi muutusi, muutudes moondekivimid. Nii muutub näiteks lubjakivi marmoriks, kvartsliivakivi kvartsiidiks.

Maakoore struktuuris eristatakse kolme kihti: setteline, "graniit", "basalt".

Settekiht(vt joon. 8) on moodustunud peamiselt settekivimitest. Siin domineerivad savid ja kildad, rohkelt on esindatud liivased, karbonaatsed ja vulkaanilised kivimid. Settekihis on selliste ladestused mineraal, nagu kivisüsi, gaas, nafta. Kõik need on orgaanilise päritoluga. Näiteks kivisüsi on iidsete aegade taimede muundumise saadus. Settekihi paksus on väga erinev – täielikust puudumisest mõnel maa-alal kuni 20-25 km sügavuseni sügavates lohkudes.

Riis. 7. Kivimite liigitus päritolu järgi

"Graniidi" kiht koosneb moonde- ja tardkivimitest, mis on oma omadustelt sarnased graniidiga. Kõige levinumad on siin gneissid, graniidid, kristallkiled jne. Graniidikihti ei leidu kõikjal, kuid mandritel, kus see on hästi väljendunud, võib selle maksimaalne paksus ulatuda mitmekümne kilomeetrini.

"Basalt" kiht moodustuvad basaltide lähedal asuvatest kivimitest. Need on moondunud tardkivimid, mis on tihedamad kui "graniidikihi" kivimid.

Maakoore paksus ja vertikaalne struktuur on erinevad. Maakoort on mitut tüüpi (joonis 8). Lihtsaima klassifikatsiooni järgi eristatakse ookeanilist ja mandrilist maakoort.

Mandriline ja ookeaniline maakoor on erineva paksusega. Seega täheldatakse maakoore maksimaalset paksust mägisüsteemide all. See on umbes 70 km. Tasandiku all on maakoore paksus 30-40 km ja ookeanide all kõige õhem - vaid 5-10 km.

Riis. 8. Maakoore tüübid: 1 - vesi; 2 - settekiht; 3 - settekivimite ja basaltide vahekiht; 4, basaltid ja kristalsed ultramafilised kivimid; 5, graniit-metamorfne kiht; 6 - granuliit-mafiline kiht; 7 - tavaline mantel; 8 - dekompresseeritud mantel

Mandrilise ja ookeanilise maakoore erinevus kivimikoostise poolest avaldub graniidikihi puudumises ookeanilises maakoores. Jah, ja ookeanilise maakoore basaldikiht on väga omapärane. Kivimi koostiselt erineb see mandrilise maakoore analoogsest kihist.

Maa ja ookeani piir (nullmärk) ei fikseeri mandrilise maakoore üleminekut ookeaniliseks. Mandri maakoore asendumine ookeanilisega toimub ookeanis ligikaudu 2450 m sügavusel.

Riis. 9. Mandrilise ja ookeanilise maakoore struktuur

Samuti on maakoore üleminekutüüpe - subokeaaniline ja subkontinentaalne.

Subokeaaniline maakoor asub mandri nõlvadel ja jalamil, võib kohata ääre- ja Vahemeres. See on kuni 15-20 km paksune mandriline maakoor.

subkontinentaalne maakoor paiknevad näiteks vulkaaniliste saarekaaredel.

Materjalide põhjal seismiline sondeerimine - seismilise laine kiirus – saame andmeid maakoore süvastruktuuri kohta. Nii tõi Koola supersügav kaev, mis võimaldas esmakordselt näha kivimiproove enam kui 12 km sügavuselt, palju ootamatut. Eeldati, et 7 km sügavusel peaks algama basaldikiht. Tegelikkuses seda aga ei avastatud ja kivimite seas domineerisid gneissid.

Maakoore temperatuuri muutus sügavusega. Maakoore pinnakihi temperatuur on päikesesoojuse poolt määratud. seda heliomeetriline kiht(kreeka keelest Helio – päike), kogevad hooajalisi temperatuurikõikumisi. Selle keskmine paksus on umbes 30 m.

Allpool on veelgi õhem kiht, mille iseloomulikuks tunnuseks on vaatluskoha aasta keskmisele temperatuurile vastav püsiv temperatuur. Selle kihi sügavus suureneb kontinentaalses kliimas.

Veelgi sügavamal maapõues eristatakse geotermilist kihti, mille temperatuuri määrab Maa sisesoojus ja see suureneb sügavusega.

Temperatuuri tõus toimub peamiselt kivimit moodustavate radioaktiivsete elementide, peamiselt raadiumi ja uraani lagunemise tõttu.

Kivimite temperatuuri tõusu suurusjärku koos sügavusega nimetatakse geotermiline gradient. See varieerub üsna laias vahemikus - 0,1 kuni 0,01 ° C / m - ja sõltub kivimite koostisest, nende esinemise tingimustest ja paljudest muudest teguritest. Ookeanide all tõuseb temperatuur sügavusega kiiremini kui mandritel. Keskmiselt läheb iga 100 m sügavusega soojemaks 3 °C.

Geotermilise gradiendi pöördväärtust nimetatakse geotermiline samm. Seda mõõdetakse m/°C.

Maakoore soojus on oluline energiaallikas.

Maakoore sügavustesse ulatuv osa, mis on saadaval geoloogilisteks uuringuteks maa sooled. Maa sooled vajavad erilist kaitset ja mõistlikku kasutamist.