Kerak bumi. Kehangatan bumi

Rancang

Kerak bumi (benua, lautan, peralihan).

Komponen utama kerak bumi ialah unsur kimia, mineral, batuan, jasad geologi.

Asas klasifikasi batuan igneus.

Kerak bumi (benua, lautan, peralihan)

Berdasarkan data bunyi seismik dalam, beberapa lapisan dibezakan dalam ketebalan kerak bumi, dicirikan oleh kadar laluan getaran elastik yang berbeza. Daripada lapisan ini, tiga dianggap asas. Bahagian atasnya dikenali sebagai cangkerang sedimen, yang tengah adalah granit-metamorfik, dan yang lebih rendah ialah basalt (Rajah).

nasi. . Gambar rajah struktur kerak dan mantel atas, termasuk litosfera pepejal

dan astenosfera plastik

Lapisan sedimen Ia terdiri terutamanya daripada batuan yang paling lembut, longgar dan lebih tumpat (disebabkan oleh penyimenan longgar). Batuan sedimen biasanya tersusun dalam lapisan. Ketebalan lapisan sedimen di permukaan bumi sangat berubah-ubah dan berbeza dari beberapa meter hingga 10-15 km. Terdapat kawasan di mana lapisan sedimen tidak ada sepenuhnya.

Lapisan granit-metamorfik Ia terdiri terutamanya daripada batuan igneus dan metamorf yang kaya dengan aluminium dan silikon. Tempat di mana tiada lapisan sedimen dan lapisan granit muncul ke permukaan dipanggil perisai kristal(Kola, Anabar, Aldan, dll.). Ketebalan lapisan granit adalah 20-40 km, di beberapa tempat lapisan ini tidak hadir (di dasar Lautan Pasifik). Mengikut kajian kelajuan gelombang seismik, ketumpatan batuan di sempadan bawah dari 6.5 km/s hingga 7.0 km/sec berubah secara mendadak. Sempadan lapisan granit ini, yang memisahkan lapisan granit dari lapisan basalt, dipanggil sempadan Conrad.

Lapisan basalt menonjol di dasar kerak bumi, terdapat di mana-mana, ketebalannya berbeza dari 5 hingga 30 km. Ketumpatan bahan dalam lapisan basalt ialah 3.32 g/cm 3, ia berbeza dalam komposisi daripada granit dan dicirikan oleh kandungan silika yang jauh lebih rendah. Di sempadan bawah lapisan, terdapat perubahan mendadak dalam halaju laluan gelombang membujur, yang menunjukkan perubahan mendadak dalam sifat-sifat batuan. Sempadan ini diambil sebagai sempadan bawah kerak bumi dan dipanggil sempadan Mohorovich, seperti yang dibincangkan di atas.

Di pelbagai bahagian dunia, kerak bumi adalah heterogen dari segi komposisi dan ketebalan. Jenis-jenis kerak bumi - tanah besar atau benua, lautan dan peralihan. Kerak lautan menduduki kira-kira 60%, dan kerak benua kira-kira 40% permukaan bumi, yang berbeza daripada taburan kawasan lautan dan darat (masing-masing 71% dan 29%). Ini disebabkan oleh fakta bahawa sempadan antara jenis kerak yang sedang dipertimbangkan berjalan di sepanjang kaki benua. Laut cetek, seperti, sebagai contoh, Laut Baltik dan Artik Rusia, tergolong dalam Lautan Dunia hanya dari sudut geografi. Di kawasan lautan, mereka membezakan jenis lautan, dicirikan oleh lapisan sedimen nipis, di bawahnya terdapat lapisan basalt. Lebih-lebih lagi, kerak lautan jauh lebih muda daripada benua - umur yang pertama adalah tidak lebih daripada 180 - 200 juta tahun. Kerak bumi di bawah benua mengandungi kesemua 3 lapisan, mempunyai ketebalan yang besar (40-50 km) dan dipanggil tanah besar. Kerak peralihan sepadan dengan margin bawah air benua. Berbeza dengan benua, lapisan granit berkurangan secara mendadak di sini dan hilang ke lautan, dan kemudian ketebalan lapisan basalt juga berkurangan.

Lapisan sedimen, granit-metamorfik dan basalt bersama-sama membentuk cangkang, yang menerima nama sial - daripada perkataan silicium dan aluminium. Ia biasanya dipercayai bahawa dalam cangkerang sialik adalah suai manfaat untuk mengenal pasti konsep kerak bumi. Ia juga telah ditetapkan bahawa sepanjang sejarah geologi, kerak bumi menyerap oksigen, dan sehingga kini, ia terdiri daripada 91% daripadanya mengikut isipadu.

Komponen utama kerak bumi ialah unsur kimia, mineral, batuan, jasad geologi

Bahan Bumi terdiri daripada unsur kimia. Di dalam cangkerang batu, unsur kimia membentuk mineral, mineral membentuk batu, dan batu, seterusnya membentuk badan geologi. Pengetahuan kita tentang kimia Bumi, atau sebaliknya geokimia, semakin berkurangan dengan kedalaman. Lebih dalam daripada 15 km, pengetahuan kita secara beransur-ansur digantikan dengan hipotesis.

Ahli kimia Amerika F.W. Clark bersama G.S. Washington, setelah memulakan analisis pelbagai batu (5159 sampel) pada awal abad yang lalu, menerbitkan data mengenai kandungan purata kira-kira sepuluh unsur yang paling biasa dalam kerak bumi. Frank Clark meneruskan dari kedudukan bahawa kerak bumi pepejal hingga kedalaman 16 km terdiri daripada 95% batuan igneus dan 5% batuan enapan yang terbentuk akibat batuan igneus. Oleh itu, untuk pengiraan, F. Clark menggunakan 6000 analisis pelbagai batu, dengan mengambil min aritmetiknya. Selepas itu, data ini ditambah dengan purata data kandungan unsur-unsur lain.Ternyata unsur-unsur yang paling biasa dalam kerak bumi ialah (berat%): 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, iaitu 99.79% secara keseluruhan. Unsur-unsur ini (kecuali hidrogen), serta karbon, fosforus, klorin, fluorin, dan beberapa yang lain, dipanggil pembentuk batu atau petrogenik.

Selepas itu, angka-angka ini berulang kali dinyatakan oleh pelbagai pengarang (Jadual).

Perbandingan pelbagai anggaran komposisi kerak bumi benua,

Purata pecahan jisim unsur kimia dalam kerak bumi dinamakan atas cadangan Ahli Akademik A. E. Fersman clarks. Data terkini tentang komposisi kimia sfera Bumi diringkaskan dalam skema berikut (Gamb.).

Semua jirim kerak bumi dan mantel terdiri daripada mineral, pelbagai bentuk, struktur, komposisi, kelimpahan dan sifat. Pada masa ini, lebih daripada 4000 mineral telah diasingkan. Adalah mustahil untuk memberikan angka yang tepat kerana setiap tahun bilangan spesies mineral diisi semula dengan 50-70 nama spesies mineral. Sebagai contoh, kira-kira 550 mineral telah ditemui di wilayah bekas USSR (320 spesies disimpan di Muzium A.E. Fersman), lebih daripada 90% daripadanya pada abad ke-20.

Komposisi mineral kerak bumi adalah seperti berikut (vol.%): feldspars - 43.1; piroksen - 16.5; olivine - 6.4; amfibol - 5.1; mika - 3.1; mineral tanah liat - 3.0; orthosilicates - 1.3; klorit, serpentin - 0.4; kuarza - 11.5; cristobalite - 0.02; tridimit - 0.01; karbonat - 2.5; mineral bijih - 1.5; fosfat - 1.4; sulfat - 0.05; hidroksida besi - 0.18; yang lain - 0.06; bahan organik - 0.04; klorida - 0.04.

Angka-angka ini, sudah tentu, sangat relatif. Secara umum, komposisi mineral kerak bumi adalah yang paling pelbagai dan kaya berbanding dengan komposisi geosfera dan meteorit yang lebih dalam, bahan Bulan dan kulit luar planet terestrial yang lain. Jadi, 85 mineral ditemui di bulan, dan 175 dalam meteorit.

Agregat mineral semula jadi yang membentuk badan geologi bebas dalam kerak bumi dipanggil batuan. Konsep "badan geologi" adalah konsep pelbagai skala, ia merangkumi isipadu daripada kristal mineral ke benua. Setiap batu membentuk badan tiga dimensi dalam kerak bumi (lapisan, kanta, tatasusunan, penutup ...), dicirikan oleh komposisi bahan tertentu dan struktur dalaman tertentu.

Istilah "batu" diperkenalkan ke dalam kesusasteraan geologi Rusia pada akhir abad ke-18 oleh Vasily Mikhailovich Severgin. Kajian kerak bumi telah menunjukkan bahawa ia terdiri daripada pelbagai batuan, yang mengikut asal usul boleh dibahagikan kepada 3 kumpulan: igneus atau igneus, sedimen dan metamorf.

Sebelum meneruskan penerangan setiap kumpulan batu secara berasingan, adalah perlu untuk memikirkan hubungan sejarah mereka.

Secara amnya diterima bahawa glob asal ialah jasad lebur. Daripada leburan primer atau magma ini, kerak bumi pepejal terbentuk melalui penyejukan, pada awalnya ia terdiri sepenuhnya daripada batuan igneus, yang sepatutnya dianggap sebagai kumpulan batuan paling purba dalam sejarah.

Hanya dalam fasa pembangunan Bumi yang kemudiannya boleh timbul batuan yang berbeza asalnya. Ini menjadi mungkin selepas kemunculan semua cangkang luarnya: atmosfera, hidrosfera, biosfera. Batu igneus primer di bawah pengaruhnya dan tenaga suria telah dimusnahkan, bahan yang musnah digerakkan oleh air dan angin, disusun dan disimen semula. Ini adalah bagaimana batu enapan timbul, yang merupakan sekunder kepada batuan igneus, kerana ia terbentuk.

Kedua-dua batuan igneus dan sedimen berfungsi sebagai bahan untuk pembentukan batuan metamorf. Hasil daripada pelbagai proses geologi, kawasan besar kerak bumi telah diturunkan, dan batuan sedimen terkumpul di dalam kawasan ini. Semasa penenggelaman ini, bahagian bawah jujukan jatuh ke kedalaman yang lebih besar ke dalam kawasan suhu dan tekanan tinggi, ke kawasan penembusan pelbagai wap dan gas dari magma dan peredaran air panas penyelesaian, memperkenalkan unsur kimia baru ke dalam batuan. Hasilnya ialah metamorfisme.

Taburan baka ini tidak sama. Dianggarkan bahawa litosfera adalah 95% terdiri daripada batuan igneus dan metamorfik dan hanya 5% adalah batuan enapan. Di permukaan, pengedarannya agak berbeza. Batuan sedimen meliputi 75% permukaan bumi dan hanya 25% adalah batuan igneus dan metamorf.

Kirill Degtyarev, Felo Penyelidik, Universiti Negeri Moscow Lomonosov M. V. Lomonosov.

Di negara kita, yang kaya dengan hidrokarbon, tenaga geoterma adalah sejenis sumber eksotik yang, dalam keadaan semasa, tidak mungkin bersaing dengan minyak dan gas. Namun begitu, bentuk tenaga alternatif ini boleh digunakan hampir di mana-mana dan dengan cekap.

Foto oleh Igor Konstantinov.

Perubahan suhu tanah dengan kedalaman.

Peningkatan suhu air terma dan batuan kering yang mengandunginya dengan kedalaman.

Perubahan suhu dengan kedalaman di kawasan yang berbeza.

Letusan gunung berapi Iceland Eyjafjallajökull adalah ilustrasi proses gunung berapi ganas yang berlaku di zon tektonik dan gunung berapi aktif dengan aliran haba yang kuat dari bahagian dalam bumi.

Kapasiti terpasang loji kuasa geoterma oleh negara di dunia, MW.

Pengagihan sumber geoterma di wilayah Rusia. Rizab tenaga geoterma, menurut pakar, adalah beberapa kali lebih tinggi daripada rizab tenaga bahan api fosil organik. Menurut Persatuan Persatuan Tenaga Geoterma.

Tenaga geoterma ialah haba dalaman bumi. Ia dihasilkan di kedalaman dan datang ke permukaan Bumi dalam bentuk yang berbeza dan dengan intensiti yang berbeza.

Suhu lapisan atas tanah bergantung terutamanya kepada faktor luaran (eksogen) - cahaya matahari dan suhu udara. Pada musim panas dan pada siang hari, tanah menjadi panas sehingga kedalaman tertentu, dan pada musim sejuk dan pada waktu malam ia menjadi sejuk berikutan perubahan suhu udara dan dengan sedikit kelewatan, meningkat dengan kedalaman. Pengaruh turun naik harian dalam suhu udara berakhir pada kedalaman dari beberapa hingga beberapa puluh sentimeter. Turun naik bermusim menangkap lapisan tanah yang lebih dalam - sehingga berpuluh-puluh meter.

Pada kedalaman tertentu - dari puluhan hingga ratusan meter - suhu tanah dikekalkan malar, sama dengan purata suhu udara tahunan berhampiran permukaan Bumi. Ini mudah untuk disahkan dengan turun ke dalam gua yang agak dalam.

Apabila purata suhu udara tahunan di kawasan tertentu adalah di bawah sifar, ini menunjukkan dirinya sebagai permafrost (lebih tepat lagi, permafrost). Di Siberia Timur, ketebalan, iaitu, ketebalan, tanah beku sepanjang tahun mencapai 200-300 m di tempat.

Dari kedalaman tertentu (yang tersendiri untuk setiap titik pada peta), kesan Matahari dan atmosfera menjadi lemah sehingga faktor endogen (dalaman) didahulukan dan bahagian dalam bumi dipanaskan dari dalam, supaya suhu mula menjadi naik dengan mendalam.

Pemanasan lapisan dalam Bumi dikaitkan terutamanya dengan pereputan unsur radioaktif yang terletak di sana, walaupun sumber haba lain juga dinamakan, sebagai contoh, proses fizikokimia, tektonik dalam lapisan dalam kerak bumi dan mantel. Tetapi apa pun puncanya, suhu batu dan bahan cecair dan gas yang berkaitan meningkat dengan kedalaman. Pelombong menghadapi fenomena ini - ia sentiasa panas di lombong yang dalam. Pada kedalaman 1 km, haba tiga puluh darjah adalah normal, dan lebih dalam suhu lebih tinggi.

Aliran haba bahagian dalam bumi, mencapai permukaan Bumi, adalah kecil - secara purata, kuasanya ialah 0.03-0.05 W / m 2,
atau kira-kira 350 Wh/m 2 setahun. Dengan latar belakang aliran haba dari Matahari dan udara yang dipanaskan olehnya, ini adalah nilai yang tidak dapat dilihat: Matahari memberikan setiap meter persegi permukaan bumi kira-kira 4000 kWj setiap tahun, iaitu, 10,000 kali lebih banyak (sudah tentu, ini adalah secara purata, dengan penyebaran besar antara latitud kutub dan khatulistiwa dan bergantung kepada faktor iklim dan cuaca yang lain).

Ketidakpentingan aliran haba dari kedalaman ke permukaan di kebanyakan planet ini dikaitkan dengan kekonduksian terma rendah batuan dan keanehan struktur geologi. Tetapi terdapat pengecualian - tempat di mana aliran haba adalah tinggi. Ini adalah, pertama sekali, zon sesar tektonik, peningkatan aktiviti seismik dan gunung berapi, di mana tenaga dalaman bumi mencari jalan keluar. Zon sedemikian dicirikan oleh anomali terma litosfera, di sini aliran haba yang sampai ke permukaan Bumi boleh berkali-kali dan bahkan urutan magnitud lebih kuat daripada yang "biasa". Sebilangan besar haba dibawa ke permukaan di zon ini oleh letusan gunung berapi dan mata air panas.

Kawasan inilah yang paling sesuai untuk pembangunan tenaga geoterma. Di wilayah Rusia, ini adalah, pertama sekali, Kamchatka, Kepulauan Kuril dan Caucasus.

Pada masa yang sama, pembangunan tenaga panas bumi mungkin hampir di mana-mana, kerana peningkatan suhu dengan kedalaman adalah fenomena di mana-mana, dan tugasnya adalah untuk "mengeluarkan" haba dari usus, sama seperti bahan mentah mineral diekstrak dari sana.

Secara purata, suhu meningkat dengan kedalaman sebanyak 2.5-3 o C untuk setiap 100 m. Nisbah perbezaan suhu antara dua titik yang terletak pada kedalaman yang berbeza kepada perbezaan kedalaman di antara mereka dipanggil kecerunan geoterma.

Timbal balik ialah langkah geoterma, atau selang kedalaman di mana suhu meningkat sebanyak 1 o C.

Semakin tinggi kecerunan dan, oleh itu, semakin rendah langkahnya, semakin dekat haba kedalaman Bumi menghampiri permukaan dan semakin menjanjikan kawasan ini untuk pembangunan tenaga geoterma.

Di kawasan yang berbeza, bergantung pada struktur geologi dan keadaan serantau dan tempatan yang lain, kadar peningkatan suhu dengan kedalaman boleh berubah secara mendadak. Pada skala Bumi, turun naik nilai kecerunan dan langkah geoterma mencapai 25 kali ganda. Sebagai contoh, di negeri Oregon (AS) kecerunan adalah 150 o C setiap 1 km, dan di Afrika Selatan - 6 o C setiap 1 km.

Persoalannya, apakah suhu pada kedalaman yang hebat - 5, 10 km atau lebih? Jika trend berterusan, suhu pada kedalaman 10 km sepatutnya purata kira-kira 250-300 ° C. Ini lebih kurang disahkan oleh pemerhatian langsung di telaga ultra-dalam, walaupun gambarnya jauh lebih rumit daripada peningkatan linear dalam suhu .

Sebagai contoh, dalam telaga superdeep Kola yang digerudi dalam perisai kristal Baltik, suhu berubah pada kadar 10 o C / 1 km hingga kedalaman 3 km, dan kemudian kecerunan geoterma menjadi 2-2.5 kali lebih besar. Pada kedalaman 7 km, suhu 120 o C telah direkodkan, pada 10 km - 180 o C, dan pada 12 km - 220 o C.

Contoh lain ialah telaga yang diletakkan di Kaspia Utara, di mana pada kedalaman 500 m suhu 42 o C direkodkan, pada 1.5 km - 70 o C, pada 2 km - 80 o C, pada 3 km - 108 o C.

Diandaikan bahawa kecerunan geoterma berkurangan bermula dari kedalaman 20-30 km: pada kedalaman 100 km, anggaran suhu adalah kira-kira 1300-1500 o C, pada kedalaman 400 km - 1600 o C, di Bumi teras (kedalaman lebih daripada 6000 km) - 4000-5000 o DARI.

Pada kedalaman sehingga 10-12 km, suhu diukur melalui telaga yang digerudi; di mana ia tidak wujud, ia ditentukan oleh tanda tidak langsung dengan cara yang sama seperti pada kedalaman yang lebih mendalam. Tanda-tanda tidak langsung tersebut mungkin sifat laluan gelombang seismik atau suhu lava yang meletus.

Walau bagaimanapun, untuk tujuan tenaga geoterma, data mengenai suhu pada kedalaman lebih daripada 10 km masih belum menarik minat praktikal.

Terdapat banyak haba pada kedalaman beberapa kilometer, tetapi bagaimana untuk menaikkannya? Kadang-kadang alam semula jadi sendiri menyelesaikan masalah ini untuk kita dengan bantuan penyejuk semula jadi - air terma yang dipanaskan yang muncul ke permukaan atau terletak pada kedalaman yang boleh diakses oleh kita. Dalam sesetengah kes, air di kedalaman dipanaskan kepada keadaan wap.

Tiada definisi yang ketat tentang konsep "air terma". Sebagai peraturan, mereka bermaksud air bawah tanah panas dalam keadaan cair atau dalam bentuk wap, termasuk yang datang ke permukaan Bumi dengan suhu di atas 20 ° C, iaitu, sebagai peraturan, lebih tinggi daripada suhu udara.

Haba air bawah tanah, wap, campuran air wap adalah tenaga hidroterma. Sehubungan itu, tenaga berdasarkan penggunaannya dipanggil hidroterma.

Keadaan ini lebih rumit dengan pengeluaran haba terus dari batu kering - tenaga petroterma, terutamanya kerana suhu yang cukup tinggi, sebagai peraturan, bermula dari kedalaman beberapa kilometer.

Di wilayah Rusia, potensi tenaga petroterma adalah seratus kali lebih tinggi daripada tenaga hidroterma - masing-masing 3,500 dan 35 trilion tan bahan api standard. Ini agak semula jadi - kehangatan kedalaman Bumi ada di mana-mana, dan perairan terma ditemui secara tempatan. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh kesukaran teknikal yang jelas, kebanyakan air terma pada masa ini digunakan untuk menjana haba dan elektrik.

Air dengan suhu dari 20-30 hingga 100 o C sesuai untuk pemanasan, suhu dari 150 o C dan ke atas - dan untuk menjana elektrik di loji janakuasa geoterma.

Secara umum, sumber geoterma di wilayah Rusia, dari segi tan bahan api rujukan atau mana-mana unit pengukuran tenaga lain, adalah kira-kira 10 kali lebih tinggi daripada rizab bahan api fosil.

Secara teorinya, hanya tenaga geoterma yang dapat memenuhi sepenuhnya keperluan tenaga negara. Dalam amalan, pada masa ini, di kebanyakan wilayahnya, ini tidak dapat dilaksanakan atas sebab teknikal dan ekonomi.

Di dunia, penggunaan tenaga panas bumi paling kerap dikaitkan dengan Iceland - sebuah negara yang terletak di hujung utara Mid-Atlantic Ridge, dalam zon tektonik dan gunung berapi yang sangat aktif. Mungkin semua orang masih ingat letusan kuat gunung berapi Eyjafjallajökull pada tahun 2010.

Berkat kekhususan geologi inilah Iceland mempunyai rizab tenaga panas bumi yang besar, termasuk mata air panas yang datang ke permukaan Bumi dan juga memancar dalam bentuk geiser.

Di Iceland, lebih daripada 60% daripada semua tenaga yang digunakan pada masa ini diambil dari Bumi. Termasuk disebabkan oleh sumber geoterma, 90% pemanasan dan 30% penjanaan elektrik disediakan. Kami menambah bahawa selebihnya tenaga elektrik di negara ini dihasilkan oleh loji janakuasa hidroelektrik, iaitu, juga menggunakan sumber tenaga boleh diperbaharui, terima kasih kepada Iceland yang kelihatan seperti sejenis piawaian alam sekitar global.

"Penjinakkan" tenaga geoterma pada abad ke-20 membantu Iceland dengan ketara dari segi ekonomi. Sehingga pertengahan abad yang lalu, ia adalah sebuah negara yang sangat miskin, kini ia menduduki tempat pertama di dunia dari segi kapasiti terpasang dan pengeluaran tenaga geoterma per kapita, dan berada dalam sepuluh teratas dari segi kapasiti terpasang mutlak kuasa geoterma. tumbuhan. Walau bagaimanapun, penduduknya hanya 300 ribu orang, yang memudahkan tugas beralih kepada sumber tenaga mesra alam: keperluan untuknya secara amnya kecil.

Sebagai tambahan kepada Iceland, bahagian tenaga panas bumi yang tinggi dalam jumlah baki pengeluaran elektrik disediakan di New Zealand dan negara-negara pulau di Asia Tenggara (Filipina dan Indonesia), negara-negara Amerika Tengah dan Afrika Timur, yang wilayahnya juga dicirikan. oleh aktiviti seismik dan gunung berapi yang tinggi. Bagi negara-negara ini, pada tahap pembangunan dan keperluan semasa mereka, tenaga geoterma memberi sumbangan besar kepada pembangunan sosio-ekonomi.

(Tamat menyusul.)

Geosfera pepejal atas dipanggil kerak bumi. Konsep ini dikaitkan dengan nama ahli geofizik Yugoslavia A. Mohorovichich, yang mendapati bahawa gelombang seismik merambat lebih perlahan pada ketebalan atas Bumi daripada pada kedalaman yang besar. Selepas itu, lapisan atas halaju rendah ini dipanggil kerak Bumi, dan sempadan yang memisahkan kerak Bumi dari mantel Bumi dipanggil sempadan Mohorovichich, atau, ringkasnya, Moch. Ketebalan kerak bumi adalah berubah-ubah. Di bawah perairan lautan, ia tidak melebihi 10-12 km, dan di benua ia adalah 40-60 km (yang tidak lebih daripada 1% daripada radius bumi), jarang meningkat kepada 75 km di kawasan pergunungan. Ketebalan purata kerak bumi diandaikan 33 km, dan jisim purata ialah 3 10 25 g.

Mengikut geologi dan data pada kedalaman 16 km, komposisi kimia purata kerak bumi telah dikira. Data ini sentiasa dikemas kini dan hari ini kelihatan seperti ini: oksigen - 47%, silikon - 27.5, aluminium - 8.6, besi - 5, kalsium, natrium, magnesium dan kalium - 10.5, semua unsur lain menyumbang kira-kira 1.5%, termasuk titanium - 0.6%, karbon - 0.1, - 0.01, plumbum - 0.0016, emas - 0.0000005%. Jelas sekali, lapan unsur pertama membentuk hampir 99% daripada kerak bumi dan hanya 1% jatuh pada baki (lebih daripada seratus!) Unsur D.I. Mendeleev. Persoalan komposisi zon bumi yang lebih dalam masih menjadi kontroversi. Ketumpatan batuan yang membentuk kerak bumi bertambah dengan kedalaman. Ketumpatan purata batuan di ufuk atas kerak ialah 2.6-2.7 g/cm 3 , pecutan graviti pada permukaannya ialah 982 cm/s 2 . Mengetahui taburan ketumpatan dan pecutan graviti, adalah mungkin untuk mengira mana-mana titik jejari Bumi. Pada kedalaman 50 km, i.e. kira-kira di tapak kerak bumi, tekanannya ialah 13,000 atm.

Rejim suhu dalam kerak bumi agak pelik. Tenaga haba Matahari menembusi kedalaman tertentu ke dalam usus. Turun naik harian diperhatikan pada kedalaman dari beberapa sentimeter hingga 1-2 m. Turun naik tahunan dalam latitud sederhana mencapai kedalaman 20-30 m. Pada kedalaman ini terdapat lapisan batuan dengan suhu malar - isoterma. Suhunya adalah sama dengan purata suhu tahunan di rantau ini. Dalam kutub dan , di mana amplitud turun naik dalam suhu tahunan adalah kecil, ufuk isoterma terletak berhampiran dengan permukaan bumi. Lapisan atas kerak bumi, di mana suhu berubah mengikut musim dalam setahun, dipanggil aktif. Di Moscow, sebagai contoh, lapisan aktif mencapai kedalaman 20 m.

Di bawah ufuk isoterma, suhu meningkat. Peningkatan suhu dengan kedalaman di bawah ufuk isoterma adalah disebabkan oleh haba dalaman Bumi. Secara purata, peningkatan suhu sebanyak 1 ° C dilakukan apabila mendalam ke dalam kerak bumi sebanyak 33 m. Nilai ini dipanggil langkah geoterma. Langkah geoterma di kawasan yang berbeza di Bumi adalah berbeza: dipercayai bahawa di zon ia boleh menjadi kira-kira 5 m, dan di kawasan platform yang tenang ia boleh meningkat sehingga 100 m.

Bersama-sama dengan lapisan pepejal atas mantel, ia disatukan oleh konsep, manakala keseluruhan kerak dan mantel atas biasanya dipanggil tektonosfera.

Kerak bumi sangat penting untuk kehidupan kita, untuk penerokaan planet kita.

Konsep ini berkait rapat dengan yang lain yang mencirikan proses yang berlaku di dalam dan di permukaan Bumi.

Apakah kerak bumi dan di manakah lokasinya

Bumi mempunyai cangkang integral dan berterusan, yang merangkumi: kerak bumi, troposfera dan stratosfera, yang merupakan bahagian bawah atmosfera, hidrosfera, biosfera dan antroposfera.

Mereka berinteraksi rapat, menembusi antara satu sama lain dan sentiasa bertukar tenaga dan jirim. Adalah lazim untuk memanggil kerak bumi bahagian luar litosfera - cangkang pepejal planet ini. Kebanyakan bahagian luarnya dilitupi oleh hidrosfera. Selebihnya, sebahagian yang lebih kecil, dipengaruhi oleh atmosfera.

Di bawah kerak bumi terdapat mantel yang lebih tumpat dan lebih tahan api. Mereka dipisahkan oleh sempadan bersyarat, dinamakan sempena saintis Croatia Mohorovich. Cirinya ialah peningkatan mendadak dalam kelajuan getaran seismik.

Pelbagai kaedah saintifik digunakan untuk mendapatkan gambaran tentang kerak bumi. Walau bagaimanapun, mendapatkan maklumat khusus hanya boleh dilakukan dengan cara menggerudi ke kedalaman yang lebih mendalam.

Salah satu objektif kajian tersebut adalah untuk mewujudkan sifat sempadan antara kerak benua atas dan bawah. Kemungkinan penembusan ke dalam mantel atas dengan bantuan kapsul pemanasan sendiri yang diperbuat daripada logam refraktori telah dibincangkan.

Struktur kerak bumi

Di bawah benua, lapisan sedimen, granit dan basaltnya dibezakan, ketebalannya dalam agregat adalah sehingga 80 km. Batuan, yang dipanggil batuan sedimen, terbentuk hasil daripada pemendapan bahan di darat dan di dalam air. Mereka kebanyakannya dalam lapisan.

• tanah liat
• syal
• batu pasir
• batuan karbonat
• batuan asal gunung berapi
• arang batu dan batuan lain.

Lapisan sedimen membantu untuk mengetahui lebih lanjut tentang keadaan semula jadi di bumi yang berada di planet ini pada zaman dahulu. Lapisan sedemikian mungkin mempunyai ketebalan yang berbeza. Di sesetengah tempat ia mungkin tidak wujud sama sekali, di tempat lain, terutamanya dalam lekukan besar, ia mungkin 20-25 km.

Suhu kerak bumi

Sumber tenaga penting bagi penduduk Bumi ialah haba keraknya. Suhu meningkat apabila anda masuk lebih dalam ke dalamnya. Lapisan 30 meter yang paling hampir dengan permukaan, dipanggil lapisan heliometrik, dikaitkan dengan haba matahari dan turun naik bergantung pada musim.

Dalam lapisan seterusnya, yang lebih nipis, yang meningkat dalam iklim benua, suhu adalah malar dan sepadan dengan penunjuk tapak pengukuran tertentu. Dalam lapisan geoterma kerak bumi, suhu berkaitan dengan haba dalaman planet dan meningkat apabila anda masuk lebih dalam ke dalamnya. Ia berbeza di tempat yang berbeza dan bergantung kepada komposisi unsur, kedalaman dan keadaan lokasinya.

Adalah dipercayai bahawa suhu meningkat secara purata sebanyak tiga darjah kerana ia semakin dalam untuk setiap 100 meter. Tidak seperti bahagian benua, suhu di bawah lautan meningkat lebih cepat. Selepas litosfera, terdapat cangkang plastik suhu tinggi, suhunya ialah 1200 darjah. Ia dipanggil astenosfera. Ia mempunyai tempat dengan magma cair.

Menembusi ke dalam kerak bumi, astenosfera boleh mencurahkan magma cair, menyebabkan fenomena gunung berapi.

Ciri-ciri kerak bumi

Kerak bumi mempunyai jisim kurang daripada setengah peratus daripada jumlah jisim planet ini. Ia adalah kulit luar lapisan batu di mana pergerakan jirim berlaku. Lapisan ini, yang mempunyai separuh kepadatan Bumi. Ketebalannya berbeza dalam 50-200 km.

Keunikan kerak bumi ialah ia boleh terdiri daripada jenis benua dan lautan. Kerak benua mempunyai tiga lapisan, bahagian atasnya dibentuk oleh batuan sedimen. Kerak lautan agak muda dan ketebalannya sedikit berbeza. Ia terbentuk kerana bahan mantel dari rabung lautan.

foto ciri kerak bumi

Ketebalan kerak di bawah lautan ialah 5-10 km. Cirinya adalah dalam pergerakan mendatar dan berayun yang berterusan. Kebanyakan kerak adalah basalt.

Bahagian luar kerak bumi ialah cangkang keras planet ini. Strukturnya dibezakan dengan kehadiran kawasan mudah alih dan platform yang agak stabil. Plat litosfera bergerak secara relatif antara satu sama lain. Pergerakan plat ini boleh menyebabkan gempa bumi dan malapetaka lain. Keteraturan pergerakan tersebut dikaji oleh sains tektonik.

Fungsi kerak bumi

Fungsi utama kerak bumi ialah:

• sumber;
• geofizik;
• geokimia.

Yang pertama menunjukkan kehadiran potensi sumber Bumi. Ia terutamanya satu set rizab mineral yang terletak di litosfera. Selain itu, fungsi sumber merangkumi beberapa faktor persekitaran yang menjamin kehidupan manusia dan objek biologi lain. Salah satunya ialah kecenderungan untuk membentuk defisit permukaan yang keras.

anda tidak boleh berbuat demikian. selamatkan foto bumi kita

Kesan terma, bunyi dan sinaran merealisasikan fungsi geofizik. Sebagai contoh, terdapat masalah latar belakang sinaran semula jadi, yang secara amnya selamat di permukaan bumi. Walau bagaimanapun, di negara seperti Brazil dan India, ia boleh menjadi ratusan kali lebih tinggi daripada yang dibenarkan. Adalah dipercayai bahawa sumbernya adalah radon dan produk pereputannya, serta beberapa jenis aktiviti manusia.

Fungsi geokimia dikaitkan dengan masalah pencemaran kimia yang berbahaya kepada manusia dan wakil dunia haiwan yang lain. Pelbagai bahan dengan sifat toksik, karsinogenik dan mutagenik memasuki litosfera.

Mereka selamat apabila mereka berada di dalam perut planet ini. Zink, plumbum, merkuri, kadmium dan logam berat lain yang diekstrak daripadanya boleh menjadi sangat berbahaya. Dalam bentuk pepejal, cecair dan gas yang diproses, mereka memasuki alam sekitar.

Kerak bumi diperbuat daripada apa?

Berbanding dengan mantel dan teras, kerak bumi adalah rapuh, keras dan nipis. Ia terdiri daripada bahan yang agak ringan, yang merangkumi kira-kira 90 unsur semula jadi dalam komposisinya. Mereka ditemui di tempat yang berbeza di litosfera dan dengan tahap kepekatan yang berbeza-beza.

Yang utama ialah: aluminium silikon oksigen, besi, kalium, kalsium, natrium magnesium. 98 peratus daripada kerak bumi terdiri daripada mereka. Termasuk kira-kira separuh adalah oksigen, lebih daripada satu perempat - silikon. Disebabkan gabungannya, mineral seperti berlian, gipsum, kuarza, dan lain-lain terbentuk.Beberapa mineral boleh membentuk batu.

• Telaga ultra dalam di Semenanjung Kola memungkinkan untuk berkenalan dengan sampel mineral dari kedalaman 12 km, di mana batu yang serupa dengan granit dan syal ditemui.
• Ketebalan terbesar kerak (kira-kira 70 km) telah didedahkan di bawah sistem gunung. Di bawah kawasan rata ia adalah 30-40 km, dan di bawah lautan - hanya 5-10 km.
• Sebahagian besar kerak membentuk lapisan atas berketumpatan rendah purba, yang terdiri terutamanya daripada granit dan syal.
• Struktur kerak bumi menyerupai kerak banyak planet, termasuk yang terdapat di Bulan dan satelitnya.

Ciri ciri evolusi Bumi ialah pembezaan jirim, ekspresinya ialah struktur cangkerang planet kita. Litosfera, hidrosfera, atmosfera, biosfera membentuk cangkang utama Bumi, berbeza dalam komposisi kimia, kuasa dan keadaan jirim.

Struktur dalaman Bumi

Komposisi kimia Bumi(Rajah 1) adalah serupa dengan komposisi planet terestrial lain, seperti Venus atau Marikh.

Secara umum, unsur-unsur seperti besi, oksigen, silikon, magnesium dan nikel mendominasi. Kandungan unsur cahaya adalah rendah. Purata ketumpatan jirim Bumi ialah 5.5 g/cm 3 .

Terdapat sedikit data yang boleh dipercayai tentang struktur dalaman Bumi. Pertimbangkan Rajah. 2. Ia menggambarkan struktur dalaman Bumi. Bumi terdiri daripada kerak bumi, mantel dan teras.

nasi. 1. Komposisi kimia Bumi

nasi. 2. Struktur dalaman Bumi

Nukleus

Nukleus(Rajah 3) terletak di tengah-tengah Bumi, radiusnya adalah kira-kira 3.5 ribu km. Suhu teras mencapai 10,000 K, iaitu, ia lebih tinggi daripada suhu lapisan luar Matahari, dan ketumpatannya ialah 13 g / cm 3 (bandingkan: air - 1 g / cm 3). Teras mungkin terdiri daripada aloi besi dan nikel.

Teras luar Bumi mempunyai kuasa yang lebih besar daripada teras dalam (jejari 2200 km) dan berada dalam keadaan cair (lebur). Teras dalam berada di bawah tekanan yang sangat besar. Bahan-bahan yang menyusunnya berada dalam keadaan pepejal.

Mantel

Mantel- geosfera Bumi, yang mengelilingi teras dan membentuk 83% daripada isipadu planet kita (lihat Rajah 3). Sempadan bawahnya terletak pada kedalaman 2900 km. Mantel dibahagikan kepada bahagian atas yang kurang padat dan plastik (800-900 km), dari mana magma(diterjemahkan dari bahasa Yunani bermaksud "salap tebal"; ini adalah bahan lebur bahagian dalam bumi - campuran sebatian kimia dan unsur-unsur, termasuk gas, dalam keadaan separa cecair khas); dan kristal yang lebih rendah, kira-kira 2000 km tebal.

nasi. 3. Struktur Bumi: teras, mantel dan kerak bumi

kerak bumi

Kerak bumi - kulit luar litosfera (lihat Rajah 3). Ketumpatannya kira-kira dua kali kurang daripada ketumpatan purata Bumi - 3 g/cm 3 .

Memisahkan kerak bumi dari mantel Sempadan Mohorovicic(ia sering dipanggil sempadan Moho), dicirikan oleh peningkatan mendadak dalam halaju gelombang seismik. Ia dipasang pada tahun 1909 oleh seorang saintis Croatia Andrey Mohorovichich (1857- 1936).

Oleh kerana proses yang berlaku di bahagian paling atas mantel mempengaruhi pergerakan jirim dalam kerak bumi, ia digabungkan di bawah nama umum litosfera(kulit batu). Ketebalan litosfera berbeza dari 50 hingga 200 km.

Di bawah litosfera ialah astenosfera- kurang keras dan kurang likat, tetapi lebih banyak cangkang plastik dengan suhu 1200 °C. Ia boleh merentasi sempadan Moho, menembusi ke dalam kerak bumi. Astenosfera adalah sumber gunung berapi. Ia mengandungi poket magma cair, yang dimasukkan ke dalam kerak bumi atau dituangkan ke permukaan bumi.

Komposisi dan struktur kerak bumi

Berbanding dengan mantel dan teras, kerak bumi adalah lapisan yang sangat nipis, keras, dan rapuh. Ia terdiri daripada bahan yang lebih ringan, yang kini mengandungi kira-kira 90 unsur kimia semula jadi. Unsur-unsur ini tidak sama diwakili dalam kerak bumi. Tujuh unsur—oksigen, aluminium, besi, kalsium, natrium, kalium dan magnesium—menganggap 98% daripada jisim kerak bumi (lihat Rajah 5).

Gabungan unik unsur kimia membentuk pelbagai batuan dan mineral. Yang tertua daripada mereka berusia sekurang-kurangnya 4.5 bilion tahun.

nasi. 4. Struktur kerak bumi

nasi. 5. Komposisi kerak bumi

Mineral adalah suatu yang agak homogen dalam komposisi dan sifat-sifat badan semula jadi, terbentuk di kedua-dua kedalaman dan di permukaan litosfera. Contoh mineral ialah berlian, kuarza, gipsum, talc, dsb. (Anda akan menemui penerangan tentang sifat fizikal pelbagai mineral dalam Lampiran 2.) Komposisi mineral Bumi ditunjukkan dalam rajah. 6.

nasi. 6. Komposisi mineral umum Bumi

batu terdiri daripada mineral. Mereka boleh terdiri daripada satu atau lebih mineral.

Batu enapan - tanah liat, batu kapur, kapur, batu pasir, dsb. - dibentuk oleh pemendakan bahan dalam persekitaran akuatik dan di darat. Mereka terletak dalam lapisan. Ahli geologi memanggil mereka halaman sejarah Bumi, kerana mereka boleh belajar tentang keadaan semula jadi yang wujud di planet kita pada zaman dahulu.

Antara batuan sedimen, organogenik dan bukan organik (detrital dan kemogenik) dibezakan.

Organogenik batuan terbentuk hasil daripada pengumpulan tinggalan haiwan dan tumbuhan.

Batu klastik terbentuk akibat luluhawa, pembentukan produk pemusnahan batuan yang terbentuk sebelum ini dengan bantuan air, ais atau angin (Jadual 1).

Jadual 1. Batuan klastik bergantung kepada saiz serpihan

Kemogenik batuan terbentuk hasil daripada pemendapan dari perairan laut dan tasik bahan terlarut di dalamnya.

Dalam ketebalan kerak bumi, magma terbentuk batuan igneus(Rajah 7), seperti granit dan basalt.

Batuan enapan dan igneus, apabila direndam sehingga kedalaman yang besar di bawah pengaruh tekanan dan suhu tinggi, mengalami perubahan ketara, bertukar menjadi batuan metamorf. Jadi, sebagai contoh, batu kapur bertukar menjadi marmar, batu pasir kuarza menjadi kuarzit.

Tiga lapisan dibezakan dalam struktur kerak bumi: sedimen, "granit", "basalt".

Lapisan sedimen(lihat Rajah 8) dibentuk terutamanya oleh batuan sedimen. Tanah liat dan syal mendominasi di sini, batu berpasir, karbonat dan gunung berapi diwakili secara meluas. Dalam lapisan sedimen terdapat mendapan sedemikian mineral, seperti arang batu, gas, minyak. Kesemuanya adalah asal organik. Sebagai contoh, arang batu adalah hasil daripada transformasi tumbuhan zaman purba. Ketebalan lapisan sedimen berbeza-beza - dari ketiadaan lengkap di beberapa kawasan tanah hingga 20-25 km dalam lekukan dalam.

nasi. 7. Pengelasan batuan mengikut asal usul

Lapisan "Granit". terdiri daripada batuan metamorf dan igneus yang serupa sifatnya dengan granit. Yang paling biasa di sini ialah gneisses, granit, schists kristal, dll. Lapisan granit tidak dijumpai di mana-mana, tetapi di benua, di mana ia dinyatakan dengan baik, ketebalan maksimumnya boleh mencapai beberapa puluh kilometer.

Lapisan "Basalt". dibentuk oleh batuan berhampiran dengan basalt. Ini adalah batuan igneus metamorfosis, lebih tumpat daripada batuan lapisan "granit".

Ketebalan dan struktur menegak kerak bumi adalah berbeza. Terdapat beberapa jenis kerak bumi (Rajah 8). Mengikut klasifikasi yang paling mudah, kerak lautan dan benua dibezakan.

Kerak benua dan lautan berbeza dalam ketebalan. Oleh itu, ketebalan maksimum kerak bumi diperhatikan di bawah sistem gunung. Ia adalah kira-kira 70 km. Di bawah dataran, ketebalan kerak bumi adalah 30-40 km, dan di bawah lautan ia adalah yang paling nipis - hanya 5-10 km.

nasi. 8. Jenis-jenis kerak bumi: 1 - air; 2 - lapisan sedimen; 3 - interbedding batu sedimen dan basalt; 4, basalt dan batuan ultramafik kristal; 5, lapisan granit-metamorfik; 6 - lapisan granulit-mafik; 7 - mantel biasa; 8 - mantel nyahmampat

Perbezaan antara kerak benua dan lautan dari segi komposisi batuan ditunjukkan dengan ketiadaan lapisan granit dalam kerak lautan. Ya, dan lapisan basalt kerak lautan adalah sangat pelik. Dari segi komposisi batuan, ia berbeza daripada lapisan analog kerak benua.

Sempadan daratan dan lautan (tanda sifar) tidak menetapkan peralihan kerak benua ke lautan. Penggantian kerak benua oleh lautan berlaku di lautan kira-kira pada kedalaman 2450 m.

nasi. 9. Struktur kerak benua dan lautan

Terdapat juga jenis peralihan kerak bumi - suboceanic dan subcontinental.

Kerak suboceanic terletak di sepanjang cerun benua dan kaki bukit, boleh ditemui di laut marginal dan Mediterranean. Ia adalah kerak benua sehingga 15-20 km tebal.

kerak subbenua terletak, sebagai contoh, di arka pulau gunung berapi.

Berdasarkan bahan bunyi seismik - halaju gelombang seismik - kita mendapat data tentang struktur dalam kerak bumi. Oleh itu, telaga superdeep Kola, yang buat pertama kalinya memungkinkan untuk melihat sampel batu dari kedalaman lebih daripada 12 km, membawa banyak perkara yang tidak dijangka. Diandaikan bahawa pada kedalaman 7 km, lapisan "basalt" harus bermula. Pada hakikatnya, bagaimanapun, ia tidak ditemui, dan gneis mendominasi di kalangan batu.

Perubahan suhu kerak bumi dengan kedalaman. Lapisan permukaan kerak bumi mempunyai suhu yang ditentukan oleh haba matahari. ia lapisan heliometrik(dari bahasa Greek Helio - Matahari), mengalami turun naik suhu bermusim. Ketebalan puratanya adalah kira-kira 30 m.

Di bawah adalah lapisan yang lebih nipis, ciri cirinya ialah suhu malar sepadan dengan suhu tahunan purata tapak cerapan. Kedalaman lapisan ini meningkat dalam iklim benua.

Lebih jauh lagi di dalam kerak bumi, lapisan geoterma dibezakan, suhunya ditentukan oleh haba dalaman Bumi dan meningkat dengan kedalaman.

Peningkatan suhu berlaku terutamanya disebabkan oleh pereputan unsur radioaktif yang membentuk batuan, terutamanya radium dan uranium.

Magnitud peningkatan suhu batuan dengan kedalaman dipanggil kecerunan geoterma. Ia berbeza dalam julat yang agak luas - dari 0.1 hingga 0.01 ° C / m - dan bergantung kepada komposisi batuan, keadaan kejadiannya dan beberapa faktor lain. Di bawah lautan, suhu meningkat lebih cepat dengan kedalaman berbanding di benua. Secara purata, dengan setiap 100 m kedalaman ia menjadi lebih panas sebanyak 3 °C.

Timbal balik kecerunan geoterma dipanggil langkah geoterma. Ia diukur dalam m/°C.

Kepanasan kerak bumi merupakan sumber tenaga yang penting.

Bahagian kerak bumi memanjang ke kedalaman yang tersedia untuk bentuk kajian geologi isi perut bumi. Perut Bumi memerlukan perlindungan khas dan penggunaan yang munasabah.