Состав и строение земной коры

Поверхность планеты

Спустя сотни миллионов лет после возникновения Земли, её внешний слой из кипящих расплавленных пород начал остывать и образовал земную кору. Год от года поверхность изменялась. На ней появлялись трещины, горы, вулканы. Ветер сглаживал их, чтобы через время они появились вновь, но уже в других местах.

Благодаря внешним и внутренним процессам внешний твёрдый слой планеты неоднороден. С точки зрения структуры, можно выделить такие элементы земной коры:

• геосинклинали или складчатые области;
• платформы;
• краевые разломы и прогибы.

Платформы представляют собой обширные малоподвижные участки. Их верхний слой (до глубины в 3-4 км) покрывают осадочные породы, которые залегают горизонтальными слоями. Нижний уровень (фундамент) сильно смят. Он сложен метаморфозными породами и может содержать магматические вкрапления.

Геосинклинали – это тектонически активные участки, где происходят процессы горообразования. Они возникают в местах соединения океанического дна и материковой платформы, или в прогибе дна океана между материками.

Если горы образуются близко к границе платформы, могут возникать краевые разломы и прогибы. Они достигают до 17 километров в глубину и тянутся вдоль горного образования. Со временем здесь скапливаются осадочные породы и образуются месторождения полезных ископаемых (нефти, каменные и калийные соли и т. д.).

Строение земной коры

Существует два вида земной коры: океанический и континентальный .

Океанические участки характеризуются значительно меньшей толщиной по сравнению с континентальными. Но вот их площадь значительно больше. Состав этой коры в основном составляет базальтовый слой

Структура континентальной коры более сложная. Чаще всего а в ней насчитывают три различных слоя: осадочный, гранитный и базальтовый.

Важно знать, что состав коры неоднороден. На некоторых участках присутствуют все три слоя, но есть и участки, где в основном встречается один или два

Например, базальтовый слой может отсутствовать, а участок земной коры будет состоять преимущественно из гранита.

Химические элементы и типы минералов

Больше чем на 99 % земная кора состоит из соединения кислорода с одним из элементов образуя оксиды. Основные оксиды:  кремнезём (SiO₂), глинозём (Al₂O₃), оксид железа (FeO), окись кальция (CaO),  магния (MgO), оксид натрия (Na₂O) и  калия (K₂O). Из этих оксидов состоит различного типа породы.

Земная кора на 90 % состоит из магматических и метаморфических горных пород. Только 10 % представляют осадочные образованные в результате отложений.

Разница между химическим и минералогическим составом горных пород видна на примере базальта. Это твердая горная порода с вкраплениями больших или меньших кристаллов зеленого минерала – оливина или коричневатых кристаллов пироксена в мелкозернистую материю, окружающую эти частички. Специалисты науки о Земле петрологи или минералоги обнаружат под микроскопом еще шпат-плагиоклаз, более мелкие кристаллики оливина и пироксена, кусочки магнетита или ильменита, а также куски некристаллизованной твердой материи – стекла. На этом минералогическое описание горной породы заканчивается, этим определен ее минералогический состав.

Габбро

Составные части горной породы габбро  представляют полевые шпаты, пироксен и амфибол. Так, габбро  кристаллизовалась внутри земной коры,  при температуре 800 Цельсия и на глубине около 10 километров.

Базальт

Если составными частями породы являются оливин, пироксен и полевые шпаты, состав будет весьма тонкозернистым, а если обнаружится присутствие стекла, тогда это будет базальт. Базальт кристаллизовался на поверхности Земли или вблизи нее при температуре, превышавшей 1200 Цельсия.

Эклогит

Если присутствует гранат и клинопироксен, то горная порода такого химического состава называется эклогит. В небольшом количестве  может содержать кианит, бронзит, калиевый полевой шпат, плагиоклаз, амфибол. Эклогит образовался при высоком давлении и температуре 500—750 °C.

Горная порода эклогит кристаллизуется при температуре в диапазоне от 400 до 1200 Цельсия, однако давление при кристаллизации должно быть большим и соответствовать глубине не менее 20 километров.

Именно такие различия в минералогическом составе могут информировать ученого о том, в какой среде вещества возникли и кристаллизовались.

Наука петрография изучает земную кору и её скальную основу, а характерные черты наносят на геологические карты, на которых можно видеть, какие  породы встречаются в данном месте на поверхности планеты. Если собрать геологические карты всего исследованного до сих пор мира и сложить все территории, образованные отдельными типами горных пород, например, песчаниками, сланцами, гранитами или базальтами, можно получить средний минералогическо-петрографический состав верхнего слоя земной коры.  Слово верхний здесь совершено уместно, поскольку глубоко под поверхность человек не смог пробраться.  В среднем поверхность Земли образована девятью основными окислами. Это касается горных пород образующих поверхность материков.

Изучение строения земной коры с помощью сейсмоволн

Сейсмические колебания могут быть вызваны источниками двух видов: естественными и искусственными. Естествен­ными источниками колебаний являются землетрясения, волны которых несут необходимую информацию о плотности по­род, сквозь которые они проникают.

Арсенал искусственных источников колебаний более обширен, но в первую очередь ис­кусственные колебания вызываются обыкновенным взрывом, однако есть и более “тонкие” способы работы – генераторы направленных импульсов, сейсмовибраторов и т.п.

Проведением взрывных работ и изучением скоростей сейсмических волн занимается сейсморазведка — одна из важнейших отраслей современной геофизики.

Что же дало изучение сейсмических волн внутри Земли? Анализ их распространения выявил несколько скачков изменения ско­рости при прохождении через недра планеты.

Земная кора

Первый скачок, при котором скорости возрастают с 6,7 до 8,1 км/с, как счи­тают геологи, регистрирует подошву земной коры. Эта по­верхность располагается в разных местах планеты на различных уровнях, от 5 до 75 км. Граница земной коры и нижележащей оболочки — мантии, получила название «поверхности Мохоровичича», по имени впервые установившего ее югославского ученого А. Мохо­ровичича.

Мантия

Мантия залегает на глубинах до 2 900 км и делится на две части: верхнюю и нижнюю. Граница между верхней и нижней мантией также фиксируется по скачку скорости рас­пространения продольных сейсмических волн (11,5 км/с) и располагается на глубинах от 400 до 900 км.

Верхняя ман­тия имеет сложное строение. В ее верхней части имеется слой расположенный на глубинах 100—200 км, где проис­ходит затухание поперечных сейсмических волн на 0,2— 0,3 км/с, а скорости продольных волн, по существу, не ме­няются. Этот слой назван волноводом. Его толщина обычно равняется 200—300 км.

Часть верхней мантии и кора, залегаю­щие над волноводом, называются литосферой, а сам слой пониженных скоростей — астеносферой.

Таким образом, литосфера представляет собой жесткую твердую оболочку, подстилаемую пластичной астеносфе­рой. Предполагается, что в астеносфере возникают процес­сы, вызывающие движение литосферы.

Внутреннее строение нашей планеты

Ядро Земли

В подошве мантии происходит резкое уменьшение ско­рости распространения продольных волн с 13,9 до 7,6 км/с. На этом уровне лежит граница между мантией и ядром Зем­ли, глубже которой поперечные сейсмические волны уже не распространяются.

Радиус ядра достигает 3500 км, его объем: 16% объема планеты, а масса: 31% массы Земли.

Многие ученые считают, что ядро находится в расплавленном состоя­нии. Его внешняя часть характеризуется резко пониженными значениями скоростей продольных волн, во внутренней ча­сти (радиусом в 1200 км) скорости сейсмических волн вновь возрастают до 11 км/с. Плотность пород ядра равна 11 г/см3, и она обуславливается наличием тяжелых элементов. Таким тяжелым элементом может быть железо. Вероятнее всего, железо является составной частью ядра, так как ядро чисто железного или железо-никелевого состава должно иметь плотность, на 8—15% превышающую существующую плот­ность ядра. Поэтому к железу в ядре, по-видимому, при­соединены кислород, сера, углерод и водород.

Мантия

К литосфере относится только верхний слой мантии. Он имеет толщину от 70 до 300 км. Какие явления происходят в этом слое? Здесь зарождаются очаги сейсмической активности – землетрясения. Это связано с повышением здесь скорости сейсмических волн. Каково строение этого слоя? Образована она в основном железом, магнием, кальцием, кислородом.

Что мы узнали?

Литосфера Земли имеет послойное строение. Она образована земной корой и верхним слоем мантии. Между этими слоями находится граница, называемая поверхностью Мохоровичича. Общая толщина литосферы достигает 200 км. В ее состав входят практически все металлы и микроэлементы.

1. /5

   Вопрос 1 из 5

«Литосфера. Земная кора»

Литосфера. Земная кора. 4,5 млрд. лет назад, Земля представляла собой шар, состоящий из одних газов. Постепенно тяжелые металлы, такие как железо и никель, опускались к центру и уплотнялись. Легкие породы и минералы всплывали на поверхность, охлаждались и отвердевали.

Внутреннее строение Земли.

Принято делить тело Земли на три основные части – литосферу (земную кору), мантию и ядро.

Ядро — центр Земли, средний радиус которого около 3500 км (16,2 % объема Земли). Как предполагают, состоит из железа с примесью кремния и никеля. Наружная часть ядра находится в расплавленном состоянии (5000 °С), внутренняя, по-видимому, твердая (субъядро). Перемещение вещества в ядре создает на Земле магнитное поле, защищающее планету от космического излучения.

Ядро сменяется мантией, которая простирается почти на 3000 км (83 % объема Земли). Считают, что она твердая, в то же время пластичная и раскаленная. Мантия состоит из трех слоев: слоя Голицына, слоя Гуттенберга и субстрата. Верхняя часть мантии, называемая магмой, содержит слой с пониженной вязкостью, плотностью и твердостью — астеносферу, на которой уравновешиваются участки земной поверхности. Граница между мантией и ядром называется слоем Гуттенберга.

Литосфера

Литосфера – верхняя оболочка «твердой» Земли, включающая земную кору и верхнюю часть подстилающей ее верхней мантии Земли.

Земная кора – верхняя оболочка «твердой» Земли. Мощность земной коры от 5 км (под океанами) до 75 км (под материками). Земная кора неоднородна. В ней различают 3 слоя – осадочный, гранитный, базальтовый. Гранитный и базальтовый слои названы так потому, что в них распространены горные породы, похожие по физическим свойствам на гранит и базальт.

Состав земной коры: кислород (49 %), кремний (26 %), алюминий (7 %), железо (5 %), кальций (4 %); самые распространенные минералы — полевой шпат и кварц. Граница между земной корой и мантией называется поверхностью Мохо.

Различают континентальную и океаническую земную кору. Океаническая отличается от континентальной (материковой) отсутствием гранитного слоя и значительно меньшей мощностью (от 5 до 10 км). Толщина континентальной коры на равнинах 35—45 км, в горах 70—80 км. На границе материков и океанов, в районах островов толщина земной коры составляет 15—30 км, гранитный слой выклинивается.

Положение слоев в континентальной коре свидетельствует о разном времени ее образования. Базальтовый слой является самым древним, моложе его – гранитный, а самый молодой – верхний, осадочный, развивающийся и в настоящее время. Каждый слой коры формировался в течение длительного отрезка геологического времени.

Литосферные плиты

Земная кора находится в постоянном движении. Первым гипотезу о дрейфе материков (т.е. горизонтальном движении земной коры) выдвинул в начале ХХ века А. Вегенер. На ее основе создана теория литосферных плит. Согласно этой теории, литосфера не является монолитом, а состоит из семи крупных и нескольких более мелких плит, «плавающих» на астеносфере. Пограничные области между литосферными плитами называют сейсмическими поясами — это самые «беспокойные» области планеты.

Земная кора разделяется на устойчивые и подвижные участки.

Устойчивые участки земной коры — платформы — образуются на месте геосинклиналей, потерявших подвижность. Платформа состоит из кристаллического фундамента и осадочного чехла. В зависимости от возраста фундамента выделяют древние (докембрийские) и молодые (палеозойские, мезозойские) платформы. В основании всех материков лежат древние платформы.

Подвижные, сильно расчлененные участки земной поверхности называются геосинклиналями (складчатыми областями). В их развитии выделяют два этапа: на первом этапе земная кора испытывает опускания, происходит накопление осадочных горных пород и их метаморфизация. Затем начинается поднятие земной коры, горные породы сминаются в складки. На Земле было несколько эпох интенсивных горообразований: байкальская, каледонская, герцинская, мезозойская, кайнозойская. В соответствии с этим выделяют различные области складчатости.

Распространение и возраст платформ и геосинклиналей показывается на тектонической карте (карте строения земной коры).

Конспект урока «Литосфера. Земная кора». Следующая тема «Горные породы».

литература

• Ласло Египед : Физика твердой Земли. 370 стр., Академия Киадо, Будапешт, 1969.
• Карл Ледерштегер : Астрономическая и физическая геодезия . 871 стр., JEK Volume V, Verlag JB Metzler, Stuttgart 1969.
• Вальтер Кертц : Введение в геофизику. Часть I. Университетский ТБ, 240 стр., Академическое издательство Spectrum, 1970/1992.
• Фрэнк Пресс , Раймонд Сивер : Понимание Земли. WH Freeman, Нью-Йорк, 2000.
• Кент С. Конди: Происхождение земной коры. В: Палеогеография, палеоклиматология, палеоэкология (раздел глобальных и планетарных изменений). Т. 75, с. 57-81. 1989 г., DOI: 10.1016 / 0031-0182 (89) 90184-3 .

Как выделяются слои Земли

Граница между земной корой и последующим слоем Земли — мантией образована так называемым сейсмическим разделом, где происходит внезапное изменение физических свойств, например, скорости распространения сейсмических волн.

Два десятка лет тому назад ученые – геологи, геофизики и геохимики  вели длительный и действительно настойчивый спор как раз о том, что, собственно, вызывает изменение скорости распространения сейсмических волн на границе земной коры и мантии. Если в коре эти волны распространяются со скоростью меньшей чем 6,5 км/сек, то в промежуточном слое она больше 8,0 км/сек.

После многих исследований и сопоставления точек зрения ученые пришли в принципе к двум мнениям:

1. Изменение скорости распространения сейсмических волн вызывается разным химическим, а потому и минералогическим составом. Это значит, что над и под разделом находятся горные породы с разным химическим составом и, следовательно, разной минералогией.
2. Другая теория говорит о том, что изменение физических свойств вызывается только изменением в минералогическом составе горных веществ.  Это значит, что химический состав одинаков, а изменения в минералогическом составе вызваны повышенным давлением и температурой.
   Сегодня считается, что главной причиной изменения скорости распространения сейсмических волн на границе между земной корой и мантией является химический состав, то есть ученые склоняются к правильности первого объяснения.

Состав океанической земной коры

Ложе океанов с глубиной более 4 км образовано океаническим типом коры. Сейсмические данные и геологические исследования выявили 3 слоя в её строении.

• Толщина осадочного слоя не превышает 500 метров. Древнейшие залежи океанских осадочных пород сформировались в средне-позднеюрский период. Основной же части соответствует возраст кайнозоя.
• Мощность базальтового слоя достигает 2 км. Его образовали лавы и вулканические стёкла. Дайки, сложенные основными породами, составляют часть нижнего слоя.
• Пласт, в котором не проводилось бурение, носит название габбро-серпентинитового. Его толщина доходит до 4 км. В зонах океанских разломов интрузивные породы оказались на поверхности. В основном, слой описан лишь теоретически, и лишь недавно выделен из гранулито-базальтового.

У осадочных пород не достаёт времени, чтобы собраться в достаточном количестве. Из района спрединга океаническая кора перемещается к районам субдукции. В результате погружения плит в мантию часть верхнего слоя сдирается, сминается и становится составляющей материковой коры.

Рельеф. Движущие силы рельефообразования

Рельеф – эта форма постоянно меняющейся поверхности Земли или совокупность неровностей Земли, различного происхождения, размера и возраста.  Трансформация земного рельефа происходит под влиянием внешних и внутренних сил. Они взаимосвязаны между собой. Эндогенные (внутренние) процессы образуют неровности поверхности, а экзогенные (внешние) путем разрушения выравнивают рельеф.

Внутренние процессы рельефообразования

Основной источник энергии эндогенных процессов – это энергия в недрах Земли. Наибольшее влияние среди эндогенных сил на рельефообразование оказывают: 

• тектонические движения;
• землетрясения;
• вулканизм.

Тектонические движения–движение коры Земли под влиянием сил мантии.

Землетрясения–подземные толчки, приводящие к колебанию поверхности Земли.  Ежедневно возникают в разных уголках планеты.  Чаще всего на океанском дне и сейсмических поясах. 

В зависимости от причин возникновения толчков, землетрясения бывают:

1. Тектонические землетрясения.  Тектонические плиты постоянно находятся в движении. Сталкиваясь друг с другом, они порождают землетрясения. Даже минимальная энергия, освобождаемая при сдвиге горных пород, деформирует земную поверхность и несет разрушения. 
2. Техногенные землетрясения возникают путем губительного воздействия человечества на планету. Объекты добычи ископаемых, шахты и карьеры, большие искусственные водоемы – зоны повышенного количества земных толчков.
3. Вулканическиеземлетрясения происходят под давлением лавных потоков на поверхность Земли. Амплитуда толчков небольшая, но длительность явления достигает 2 недель. Часто предшествует извержению.
4. Обвальные землетрясенияобразуются путем размывания подземными водами земной тверди и последующим появлением земляных пустот. Для этих землетрясений характерны оползни и обвалы.
5. Искусственные землетрясения также связаны с деятельностью человека. Например, запуск спутника или испытание ядерного оружия могут спровоцировать подземные толчки.
6. Подводные  землетрясения. Смещение плит в водах Мирового океана провоцирует сдвиг океанической коры, отягощенный возникновением гигантских волн- цунами.

Место столкновение плит и непосредственный центр землетрясения называется его очагом ( гипоцентром). Место над очагом на поверхности земли – эпицентр.  Именно в этом районе и происходят самые сильные разрушения.

Точно предугадать начало и место землетрясений невозможно.  Сейсмология — наука, изучающая очаги землетрясений, ставит перед собой задачу примерного выяснения района и силы природного явления.  Все данные  регистрируются специальными приборами – сейсмографами. Мощность землетрясений определяют по 10 – бальной шкале Рихтера. За расчет единицы берется амплитуда колебательных волн. Чем больше ее показатель, тем сильнее будут толчки.

Вулканизм – природное явление, связанное с перемещением жидкой магмы к земной поверхности и  излитием в виде лавы. Магма (расплавленное вещество) отличается от лавы тем, что содержит летучие вещества, которые на поверхности уходят в атмосферу. Извергаемые вещества формируют конусообразную гору – вулкан. Они могут быть действующими, потухшими и уснувшими, а также наземными и подводными. Расположены вулканы  в основном в сейсмических зонах:

• Тихоокеанский сейсмический пояс окольцовывает Тихий океан. 
• Средиземноморский сейсмический пояс имеетмного потухших вулканов — в горах Кавказа.
• Атлантический  пояс представлен наземными и действующими подводными вулканами.    

Внешние процессы рельефообразования

Основной источник энергии экзогенных процессов – это энергия на поверхности от солнечных лучей. Наибольшее влияние среди эндогенных сил на рельефообразование оказывают: 

• выветривание;
• деятельность вод;
• деятельность ветра;
• деятельность ледников.

Главным внешним процессом является выветривание —  процесс разрушения горных пород. Влияет на рыхлость пород и подготавливает их к перемещению.

Деятельность вод. Движение вод преобразуют рельеф до неузнаваемости. Они способны прорезать долины, каньоны и ущелья. Формируют овражно-балочный вид рельефа.

Изменяется рельеф и путем переноса большого количества песчаных частиц. Появление барханов и песчаных холмов заслуга деятельности ветра.

Деятельность ледников разнообразна: от сглаживания скал до образования водных холмов и гряд. Таяние ледников формирует песчаные равнины и ледниковые озера.

Виды движения

Все движения земной коры могут быть классифицированы по своему направлению либо как вертикальные, либо как горизонтальные перемещения. Вертикальные перемещения представляют собой подъем тех или иных участков коры либо их опускание. Опускание коры сопровождается наступлением моря на сушу, этот процесс называется трансгрессией. Например, Западная Сибирь 200 млн лет назад опускалась вниз, в результате чего на ее месте сформировалось море. Однако 33 млн лет назад начался обратный процесс – подъем суши, сопровождавшийся отступлением моря. Это явление называется регрессией.

Горизонтальные перемещения земной коры связаны с движением тектонических плит. Доказательством такого движения являются контуры материков. Видно, что восточный берег Южной Америки и западное побережье Африки сильно схожи, их можно было бы «приложить» друг к другу как части одной мозаики и получить единый материк. Дело в том, что ещё 175 млн лет назад существовал единый материк Пангея, который из-за горизонтальных перемещений земной коры распался на отдельные континенты.

Также различают медленное и быстрое движение земной коры. Обычно литосферные плиты движутся медленно, со скоростью от 1 до 6 см/год. В отдельных районах Земли, например, вблизи острова Пасхи, горизонтальная скорость плит достигает 18 см/год. Москва опускается вниз на 3,6 мм в год, а Курск примерно с такой же скоростью поднимается.

Иногда происходит резкое и очень быстрое смещение плит, которое часто сопровождается землетрясением. Например, во время землетрясения в Японии 2011 г. северная часть этой страны сместилась сразу на 2,4 м ближе к Северной Америке.

Ещё одна классификация движений коры выделяет три группы таких перемещений. К первой относятся так называемые амплитудные перемещения, чья скорость составляет 5-15 мм/год, а продолжительность оценивается в миллионы лет. Вторая группа – это разрывы земной коры, они возникают там, где горные породы недостаточно прочны, а потому они быстро разрушаются из-за смещения плит. Третья группа – это движение в складчатых областях, которое возникает в пластичных слоях. Оно имеет место на стыке сближающихся плит, при этом возникают горные системы.

Строение океанической земной коры

Данная часть литосферы преимущественно состоит из базальтовых пород. Строение океанической земной коры изучено не так досконально, как континентальное. Теория тектонических плит объясняет, что океаническая земная кора является относительно молодой, а самые ее последние участки можно датировать поздней юрой.Ее толщина практически не изменяется со временем, так как она определяется количеством расплавов, выделяющихся из мантии в зоне срединно-океанических хребтов. На нее существенно влияет глубина осадочных слоев на дне океана. В наиболее объемных участках она составляет от 5 до 10 километров. Данный вид земной оболочки относится к океанической литосфере.

Движения разрывного типа

Если горные породы не обладают достаточной прочностью, чтобы выдержать воздействие внутренних сил, начинается их движение. В таких случаях образуются трещины, разломы с вертикальным типом смещения грунта. Опущенные участки (грабены) чередуются с горстами — поднявшимися горными образованиями. Примером таких разрывных движений являются Алтайские горы, Аппалачи и т.д.

Глыбовые и складчатые горы имеют различия во внутреннем строении. Для них характерны широкие отвесные склоны, долины. В некоторых случаях опущенные места заполняются водой, образуя озера. Одним из самых знаменитых озер России является Байкал. Оно образовалось в результате разрывного движения земли.

Типы строения земной коры

При изучении земной коры было обнаружено ее неодинаковое строение в разных районах.

Обобщение большого фактического материала позволило выделить два типа строения земной коры — континентальный и океанический.

Континентальный тип

Для континентального типа характерна весьма значительная мощность коры и присутствие гранитного слоя.

Граница верхней мантии здесь расположена на глубине 40—50 км и больше. Мощность толщи осадочных горных пород в одних местах достигает 10—15 км, в других — толща может полностью отсутствовать. Средняя мощность осадочных пород континентальной земной коры составляет 5,0 км, гранитного слоя — около 17 км (от 10—40 км), базальтового — около 22 км (до 30 км).

Как упоминалось выше, петрографический состав базальтового слоя континентальной коры пестрый и скорее всего в нем преобладают не базальты, а метаморфические породы основного состава (гранулиты, эклогиты и т.п.).

По этой причине некоторые исследователи предлагали этот слой называть гранулитовым.

Мощность континентальной земной коры увеличивается на площади горно-складчатых сооружений. Например, на Восточно-Европейской равнине мощность коры около 40 км (15 км — гранитный слой и более 20 км — базальтовый), а на Памире — в полтора раза больше (около 30 км в сумме составляют толща осадочных пород и гранитный слой и столько же базальтовый слой).

Особенно большой мощности достигает континентальная кора в горных областях, расположенных по краям материков. Например, в Скалистых горах (Северная Америка) мощность коры значительно превышает 50 км. Совершенно иным строением обладает земная кора, слагающая дно океанов. Здесь мощность коры резко сокращается и вещество мантии подходит близко к поверхности.

Гранитный слой отсутствует, мощность осадочной толщи сравнительно небольшая.

Сейсмические пояса

Как известно, земная кора образована литосферными плитами. На пограничных участках этих образований наблюдается высокая подвижность, возникают частые землетрясения, образуются вулканы. Эти участки называются сейсмологическими поясами. Их протяженность составляет тысячи километров.

Ученые выделили два пояса-гиганта: меридиональный Тихоокеанский и широтный Средиземноморско-Трансазиатский. Пояса сейсмологической активности полностью соответствует активному горообразованию и вулканизму.

В отдельную категорию ученые выделяют первостепенные и второстепенные зоны сейсмичности. Ко вторым относятся Атлантический океан, Арктика, район Индийского океана. Примерно 10 % движений земной коры происходит в этих районах.

Первичные зоны представлены районами с очень высокой сейсмической активностью, сильными землетрясениями: Гавайские острова, Америка, Япония и т. д.

Оболочки Земли

Жизнь на нашей планете зародилась благодаря сочетанию многих факторов. Земля находится на благоприятном расстоянии от Солнца — не слишком сильно нагревается днём и не переохлаждается в ночное время. Земля имеет твёрдую поверхность, и на ней существует вода в жидком состоянии. Воздушная оболочка, окружающая Землю, предохраняет её от жёсткого космического излучения и «бомбардировки» метеоритами. Наша планета обладает уникальными особенностями — её поверхность опоясывают, взаимодействуя между собой, несколько оболочек: твёрдая, воздушная и водная.

Воздушная оболочка — атмосфера простирается над Землёй до высоты 2-3 тыс. км, но большая часть её массы сосредоточена у поверхности планеты. Атмосфера удерживается силой притяжения Земли, поэтому с высотой её плотность уменьшается. Атмосфера содержит кислород, необходимый для дыхания живых организмов. В атмосфере находится слой озона, так называемый защитный экран, который поглощает часть ультрафиолетовой радиации Солнца и защищает Землю от избыточных ультрафиолетовых лучей. Далеко не у всех планет Солнечной системы есть твёрдая оболочка: например, поверхности планет-гигантов — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна состоят из газов, находящихся в жидком или твёрдом состоянии из-за высокого давления и низких температур. Твёрдая оболочка Земли, или литосфера, — это огромные массы горных пород на суше и на дне океана. Под океанами и материками она имеет разную толщину — от 70 до 250 км. Литосфера разделена на крупные блоки — литосферные плиты.

Водная оболочка нашей планеты — гидросфера включает в себя всю воду планеты — в твёрдом, жидком и газообразном состоянии. Гидросфера — это моря и океаны, реки и озёра, подземные воды, болота, ледники, водяной пар в воздухе и вода в живых организмах. Водная оболочка перераспределяет тепло, поступающее от Солнца. Медленно нагреваясь, водные толщи Мирового океана накапливают тепло, а потом передают его атмосфере, что смягчает климат на материках в холодные периоды. Вовлечённая в мировой круговорот, вода постоянно перемещается: испаряясь с поверхностей морей, океанов, озёр или рек, она облаками переносится на сушу и выпадает в виде дождя или снега.

Оболочка Земли, в которой существует жизнь во всех её проявлениях, называется биосфера. Она включает самую верхнюю часть литосферы, гидросферу и приземную часть атмосферы. Нижняя граница биосферы располагается в земной коре материков на глубине 4-5 км, а в воздушной оболочке сфера жизни простирается до озонового слоя.

Все оболочки Земли влияют друг на друга. Основным объектом изучения географии является географическая оболочка — планетарная сфера, где переплетаются и тесно взаимодействуют нижняя часть атмосферы, гидросфера, биосфера и верхняя часть литосферы. Географическая оболочка развивается согласно суточным и годовым ритмам, на неё оказывают влияние одиннадцатилетние циклы солнечной активности, поэтому характерной особенностью географической оболочки является ритмичность происходящих процессов.

Географическая оболочка изменяется от экватора к полюсам и от подножий к вершинам гор, ей присущи основные закономерности: целостность, единство всех компонентов, непрерывность и неоднородность.

Бурное развитие человеческой цивилизации привело к появлению оболочки, в которой человек активно воздействует на природу. Эта оболочка называется ноосфера, или сфера разума. Порой люди изменяют поверхность планеты даже активнее, чем некоторые естественные природные процессы. Грубое вмешательство в природу, пренебрежение её законами может привести к тому, что со временем условия на нашей планете станут неприемлемыми для жизни.

Литосферные плиты

Еще одна черта, которая отличает Землю от других планет — это разнообразие на ней разнотипных ландшафтов. Конечно, свою невероятно большую роль сыграли воздух и вода, о чем мы расскажем немного позже. Но даже основные формы планетарного ландшафта нашей планеты отличаются от той же Луны. Моря и горы нашего спутника — это котлованы от бомбардировки метеоритами. А на Земле они образовались в результате сотен и тысяч миллионов лет движения литосферных плит.

Смещения литосферы

О плитах вы уже наверняка слышали — это громадные устойчивые фрагменты литосферы, которые дрейфуют по текучей астеносфере, словно битый лед по реке. Однако между литосферой и льдом есть два главных отличия:

• Прорехи между плитами небольшие, и быстро затягиваются за счет извергающегося с них расплавленного вещества, а сами плиты не разрушаются от столкновений.
• В отличие от воды, в мантии отсутствует постоянное течение, которое могло бы задавать постоянное направление движения материкам.

Так, движущей силой дрейфа литосферных плит является конвекция астеносферы, основной части мантии — более горячие потоки от земного ядра поднимаются к поверхности, когда холодные опускаются обратно вниз. Учитывая то, что материки различаются в размерах, и рельеф их нижней стороны зеркально отражает неровности верхней, движутся они также неравномерно и непостоянно.

Динамическая схема Земли. Смотреть в полном размере.

Главные плиты

За миллиарды лет движения литосферных плит они неоднократно сливались в суперконтиненты, после чего снова разделялись. В ближайшем будущем, через 200– 300 миллионов лет, тоже ожидается образование суперконтинента под именем Пангея Ультима. Рекомендуем посмотреть видео в конце статьи — там наглядно показано, как мигрировали литосферные плиты за последние несколько сотен миллионов лет. Кроме того, силу и активность движения материков определяет внутренний нагрев Земли — чем он выше, тем сильнее расширяется планета, и тем быстрее и свободнее движутся литосферные плиты. Однако с начала истории Земли ее температура и радиус постепенно снижаются.

Интересный факт — дрейф плит и геологическая активность не обязательно должны питаться от внутреннего самонагрева планеты. К примеру, Ио, спутник Юпитера, обладает множеством активных вулканов. Но энергию для этого дает не ядро спутника, а гравитационное трение с Юпитером, из-за которого недра Ио разогреваются.

Границы литосферных плит весьма условны — одни части литосферы тонут под другими, а некоторые, как Тихоокеанская плита, вообще скрыты под водой. Геологи сегодня насчитывают 8 основных плит, которые покрывают 90 процентов всей площади Земли:

• Австралийская
• Антарктическая
• Африканская
• Евразийская
• Индостанская
• Тихоокеанская
• Северо-Американская
• Южно-Американская

Карта литосферных плит

Такое разделение появилось недавно — так, Евразийская плита еще 350 миллионов лет назад состояла из отдельных частей, во время слияния которых образовались Уральские горы, одни из самых древних на Земле. Ученые по сей день продолжают исследование разломов и дна океанов, открывая новые плиты и уточняя границы старых.