Литосфера и ее строение вещественный состав и строение литосферы. Строение и состав литосферы земли

Литосфера – внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и магматических пород. В настоящее время земной корой принято считать верхний слой твердого тела планеты, расположенный выше сейсмической границы Мохоровичича. Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву.

Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы. Преобладающие элементы химического состава литосферы: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.

Земная кора – наиболее неоднородная оболочка Земли, образованная различными минеральными ассоциациями в виде осадочных, изверженных и метаморфических горных пород, различных форм залегания.

В настоящее время под земной корой понимают верх­ний слой твердого тела планеты, расположенный выше сейс­мической границы. Эта граница находится на разных глу­бинах, где отмечается резкий скачок скорости сейсмиче­ских волн, возникающих при землетрясении.

Выделяют два типа земной коры – континентальный и океаниче­ский. Континентальный отличается более глубоким зале­ганием сейсмической границы. В настоящее время чаще используется термин литосфера, предложенный еще Э. Зюссом, под которым понимают более обширную, чем земная кора, область.

Литосфера – это верхняя твердая оболочка Земли, име­ющая большую прочность и переходящая в менее прочную астеносферу. Литосфера включает земную кору и верхнюю мантию до глубины примерно 200 км.

Строение земной коры имеет неровный характер. Гор­ные системы чередуются с равнинами на материках. Ма­терики, в свою очередь, представляют собой приподнятые над уровнем моря участки земной коры. Пространствен­ное расположение материков на планете В.И. Вернадский назвал «диссиметрией планеты». Если разделить земной шар по тихоокеанскому побережью на две половины, то получится как бы два полушария: континентальное, где сосредоточены все материки с Атлантическим и Индийским океанами, и океаническое, которое займет площадь всего Тихого океана. Это связано со строением и составом земной коры в пределах континентального и океаниче­ского полушарий. Разная толщина земной коры в области континентов и океанов связана с различием состава сла­гающих ее горных пород. Океаническая кора сложена в основном базальтовым материалом, континентальная – материалом, близким по составу к граниту. Гранитные породы содержат больше кремневой кислоты и меньше железа, чем базальтовые.

Общий химический состав земной коры определяют не­многие химические элементы. Всего лишь восемь элемен­тов: кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, на­трий, магний, калий распространены в земной коре в весо­вом количестве более 1%. Ведущим, наиболее распростра­ненным элементом земной коры, является кислород, составляющий едва ли не половину массы (47,3%) и 92% ее объе­ма. Таким образом, в количественном отношении земная кора – это «царство кислорода», химически связанного с другими элементами.

Распространенность химических элементов в земной, коре неодинакова и повторяет в определенной мере кос­мическую распространенность. Преобладают легкие эле­менты четырех порядковых номеров, составляющих пер­вые четыре периода таблицы Менделеева. Преобладаниекислорода среди химических элементов земной коры оп­ределяет ведущее значение распространения минералов, в состав которых он входит. Используя данные о распрос­траненности элементов в земной коре, можно рассчитать соотношение слагающих ее минералов, обычно называе­мых породообразующими.

Поверхность континентов на 80% занята осадочными породами, а океаническое дно – почти полностью свежи­ми осадками как продуктами сноса материала континен­тов и деятельности морских организмов. Земная кора первоначально возникла как продукт выплавления первич­ной мантии, который затем был переработан в биосфере под влиянием воздуха, воды и деятельности живых орга­низмов.

Континентальная часть земной коры в течение длитель­ной геологической истории находилась в области биосферы, что наложило свой отпечаток на облик, состав и распростра­ненность осадочных пород и сосредоточенность в них полез­ных ископаемых в виде угля, нефти, горючих сланцев, крем­нистых и карбоновых пород, связанных в прошлом с жизне­деятельностью организмов. В связи с этим континенталь­ная земная кора имеет прямое отношение к биосфере Зем­ли.

Термин «литосфера» употребляется в науке с середины 19 в., но современное значение он приобрел менее полувека назад. Еще в геологическом словаре издания 1955 г. сказано: литосфера - то же, что земная кора. В словаре издания 1973 г. и в последующих: литосфера … в современном понимании включает земную кору и жесткую верхнюю часть верхней мантии Земли. Верхняя мантия - это геологический термин, обозначающий очень большой слой; верхняя мантия имеет мощность до 500, по некоторым классификациям - свыше 900 км, а в состав литосферы входят лишь верхние от нескольких десятков до двух сотен километров.

Земная кора - внешняя оболочка литосферы. Состоит из осадочного, гранитного и базальтового слоев. Отличают океаническую и материковую земную кору. В составе первой отсутствует гранитный слой. Максимальная толщина земной коры около 70 км - под горными системами, 30- 40 км - под равнинами, наиболее тонкая земная кора - под океанами, всего 5- 10 км.

Поверхность земной коры формируется за счет разнонаправленных воздействий тектонических движений, создающих неровности рельефа, денудации этого рельефа путем разрушения и выветривания слагающих его горных пород, и благодаря процессам осадконакопления. В результате постоянно формирующаяся и одновременно сглаживающаяся поверхность земной коры оказывается достаточно сложной. Максимальная контрастность рельефа наблюдается только в местах наибольшей современной тектонической активности Земли, например на активной континентальной окраине Южной Америки, где перепад уровней рельефа между Перуано-Чилийским глубоководным желобом и вершинами Анд достигает 16- 17 км. Значительные контрасты высот (до 7-8 км) и большая расчлененность рельефа наблюдаются в современных зонах столкновения континентов, например в Альпийско-Гималайском складчатом поясе.

В обоих этих случаях предельные перепады высот рельефа определяются не только интенсивностью тектонических деформаций земной коры и скоростью ее денудации, но и реологическими свойствами коровых пород, переходящих под влиянием избыточных и нескомпенсированных напряжений в пластичное состояние. Поэтому крупные перепады рельефа в гравитационном поле Земли приводят к появлению избыточных напряжений, превышающих пределы пластичности пород, и к пластическому растеканию слишком крупных неровностей рельефа.

Формируют литосферу - земная кора и субстрат, входящий в состав верхней мантии. Границей между земной корой и субстратом служит поверхность Мохоровичича, при пересечении которой сверху вниз скачкообразно увеличивается скорость продольных сейсмических волн. Пространственное (горизонтальное) строение литосферы представлено её крупными блоками - т.н. литосферными плитами.

Литосферные плиты - это крупные жесткие блоки земной коры, которые двигаются по относительно пластичной астеносфере. Литосфера под океанами и континентами значительно различается.

Литосфера под океанами претерпела множество этапов частичного плавления в результате образования океанической коры, она сильно обеднена легкоплавкими редкими элементами и в основном состоит из дунитов и гарцбургитов.

Литосфера под континентами значительно холоднее, мощнее и, видимо, разнообразнее. Она не участвует в процессе мантийной конвекции, и претерпела меньше циклов частичного плавления. В целом она богаче несовместимыми редкими элементами. В её составе значительную роль играют лерцолиты, верлиты и другие богатые редкими элементами породы.

Литосфера расколота примерно на 10 больших плит, самые крупные - Евразийская, Африканская, Индо-Афстралийская, Американская, Тихоокеанская, Антарктическая. Литосферные плиты движутся с возвышающейся на них сушей. В основе теории движения литосферных плит - гипотеза А. Вегенера о дрейфе континентов.

Литосферные плиты постоянно меняют свои очертания, они могут раскалываться в результате рифтинга и спаиваться, образуя единую плиту в результате коллизии. С другой стороны, разделение земной коры на плиты не однозначно, и по мере накопления геологических знаний выделяются новые плиты, а некоторые границы плит признаются несуществующими. Движение литосферных плит обусловлено перемещением вещества в верхней мантии. В рифтовых зонах оно разрывает земную кору и расталкивает плиты. Большинство рифтов находится на дне океанов, где земная кора тоньше. На суше крупнейшие рифты расположены в районе Великих Африканских озер и озера Байкал. Скорость движения литосферных плит - -1-6 см в год.

При столкновении литосферных плит на их границах образуются: горные системы, если в зоне столкновения обе плиты несут материковую кору (Гималаи), и глубоководные желоба, если одна из плит несет океаническую кору (Перуанский желоб). С этой теорией согласуется предположение о существовании древних материков: южного - Гондваны и северного - Лавразии.

Границы литосферных плит - это подвижные области, где происходят горообразование, сосредоточены области землетрясений и большинство действующих вулканов (сейсмические пояса). Самые обширные сейсмические пояса - Тихоокеанский и Средиземноморского - Трансазиатский.

На глубине 120-150 км под материками и 60-400 км под океанами залегает слой мантии, называется астеносферой. Все литосферные плиты как бы плавают в полужидкой астеносфере, как льдины в воде.

В литосфере выделяют массив горных пород, земную поверхность и почвы. Основная часть литосферы состоит из изверженных магматических пород (95 %), среди которых на континентах преобладают граниты и гранитоиды, а в океанах-базальты. Верхний слой литосферы - это земная кора, минералы которой состоят преимущественно из окислов кремния и алюминия, окислов железа и щелочных металлов.

Основная масса организмов и микроорганизмов литосферы сосредоточенная в грунтах, на глубине не большее нескольких метров. Грунты - органо-минеральный продукт многолетней (сотни и тысячи лет) общей деятельности живых организмов, воды, воздуха, солнечного тепла и света есть одними из важнейших природных ресурсов. Современные грунты являются трехфазной системой (разнозернистые твердые частицы, вода и газы, растворенные в воде, и порах), которая состоит из смеси минеральных частиц (продукты разрушения горных пород), органических веществ (продукты жизнедеятельности биоты ее микроорганизмов и грибов). Наибольшей трансформации подвергается самый верхний, поверхностный горизонт литосферы в пределах суши. Суша занимает 29,2% поверхности земного шара и включает земли различной категории, из которых важнейшее значение имеет плодородная почва.

Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы.

Преобладающие элементы химического состава литосферы: О, Si, Аl, Fe, Са, Мg, Na, К.

Литосфера – это твердая оболочка планеты Земля. Она покрывает ее полностью, защищая поверхность от высочайших температур ядра планеты. Изучим, какое строение имеет литосфера и чем она отличается от других планет.

Общая характеристика

Литосфера граничит с гидросферой и атмосферой вверху, и с астеносферой внизу. Толщина этой оболочки значительно варьирует и составляет от 10 до 200 км. на разных участках планеты. На континентах литосфера толще, чем в океанах. Литосфера не представляет собой единое целое – она образована отдельными плитами, которые лежат на астеносфере и постепенно передвигаются по ней. Выделяют семь крупных литосферных плит и несколько маленьких. Границы между ними являются зонами сейсмической активности. На территории России соединяются две такие плиты – Евразийская и Североамериканская. Строение литосферы Земли представлено тремя слоями:

• земная кора;
• пограничный слой;
• верхняя мантия.

Рассмотрим каждый слой подробнее.

Рис. 1. Слои литосферы

Земная кора

Это верхний и самый тонкий слой литосферы. Его масса составляет всего 1% от массы Земли. Толщина земной коры варьирует от 30 до 80 км. Меньшая толщина наблюдается на равнинных территориях, большая – на горных. Различают два типа земной коры – материковая и океаническая.

Разделение коры на два типа имеется только на Земле, на остальных планетах кора однотипная.

Материковая кора состоит из трех слоев:

ТОП-2 статьи которые читают вместе с этой

• осадочный – образован осадочными и вулканическими породами;
• гранитный – образован метаморфическими горными породами (кварц, полевой шпат);
• базальтовый – представлен магматическими породами.

В океанической коре есть только осадочный и базальтовый слой.

Рис. 2. Слои океанической и континентальной земной коры

Земная кора содержит все известные минералы, металлы и химические вещества в разных количествах. Самые распространенные элементы:

• кислород;
• железо;
• кремний;
• магний;
• натрий;
• кальций;
• калий.

Полное обновление земной коры происходит за 100 млн. лет.

Пограничный слой

Его называют поверхностью Мохоровичича. В этой зоне происходит резкий рост скорости сейсмических волн. Также здесь сменяется плотность вещества литосферы, оно становится более упругим. Поверхность Мохоровичича залегает на глубине от 5 до 70 км, полностью повторяя рельеф земной коры.

Рис. 3. Схема поверхности Мохоровичича

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.

Литосфера — это каменная оболочка Земли. От греческого «литос» — камень и «сфера» — шар

Литосфера - внешняя твердая оболочка Земли, которая включает всю земную кору с частью верхней мантии Земли и состоит из осадочных, изверженных и метаморфических пород. Нижняя граница литосферы нечеткая и определяется резким уменьшением вязкости пород, изменением скорости распространение сейсмических волн и увеличением электропроводности пород. Толщина литосферы на континентах и под океанами различается и составляет в среднем соответственно 25 - 200 и 5 - 100 км.

Рассмотрим в общем виде геологическое строение Земли. Третья за отдаленностью от Солнца планета - Земля имеет радиус 6370 км, среднюю плотность - 5,5 г/см3 и состоит из трех оболочек - коры , мантии и и. Мантия и ядро делятся на внутренние и внешние части.

Земная кора — тонкая верхняя оболочка Земли, которая имеет толщину на континентах 40-80 км, под океанами - 5-10 км и составляет всего около 1 % массы Земли. Восемь элементов - кислород, кремний, водород, алюминий, железо, магний, кальций, натрий - образовывают 99,5 % земной коры.

Согласно научным исследованиям, учёным удалось установить, что литосфера состоит из:

• Кислорода – 49%;
• Кремния – 26%;
• Алюминия – 7%;
• Железа – 5%;
• Кальция – 4%
• В состав литосферы входит немало минералов, самые распространённые – шпат и кварц.

На континентах кора трехслойная: осадочные породы укрывают гранитные, а гранитные залегают на базальтовых. Под океанами кора «океанического» , двухслойного типа; осадочные породы залегают просто на базальтах, гранитного пласта нет. Различают также переходный тип земной коры (островно-дуговые зоны на окраинах океанов и некоторые участки на материках, например Черное море) .

Наибольшую толщину земная кора имеет в горных районах (под Гималаями — свыше 75 км) , среднюю - в районах платформ (под Западно-Сибирской низиной - 35-40, в границах Русской платформы - 30-35), а наименьшую - в центральных районах океанов (5-7 км) . Преобладающая часть земной поверхности - это равнины континентов и океанического дна.

Континенты окружены шельфом- мелководной полосой глубиной до 200 г и средней шириной близко 80 км, которая после резкого обрывчастого изгиба дна переходит в континентальный склон (уклон изменяется от 15-17 до 20-30°). Склоны постепенно выравниваются и переходят в абиссальные равнины (глубины 3,7-6,0 км) . Наибольшие глубины (9-11 км) имеют океанические желоба, подавляющее большинство которых расположенная на северной и западной окраинах Тихого океана.

Основная часть литосферы состоит из изверженных магматических пород (95 %), среди которых на континентах преобладают граниты и гранитоиды, а в океанах-базальты.

Блоки литосферы - литосферные плиты - двигаются по относительно пластичной астеносфере. Изучению и описанию этих движений посвящен раздел геологии о тектонике плит.

Для обозначения внешней оболочки литосферы применялся ныне устаревший термин сиаль, происходящий от названия основных элементов горных пород Si (лат. Silicium - кремний) и Al (лат. Aluminium - алюминий).

Литосферные плиты

Стоит отметить, что самые крупные тектонические плиты очень хорошо различимы на карте и ими являются:

• Тихоокеанская – самая большая плита планеты, вдоль границ которой происходят постоянные столкновения тектонических плит и образуются разломы – это является причиной её постоянного уменьшения;
• Евразийская – покрывает почти всю территорию Евразии (кроме Индостана и Аравийского полуострова) и содержит наибольшую часть материковой коры;
• Индо-Австралийская – в её состав входит австралийский континент и индийский субконтинент. Из-за постоянных столкновений с Евразийской плитой находится в процессе разлома;
• Южно-Американская – состоит из южноамериканского материка и части Атлантического океана;
• Северо-Американская – состоит из североамериканского континента, части северо-восточной Сибири, северо-западной части Атлантического и половины Северного Ледовитого океанов;
• Африканская – состоит из африканского материка и океанической коры Атлантического и Индийского океанов. Интересно, что соседствующие с ней плиты движутся в противоположную от неё сторону, поэтому здесь находится наибольший разлом нашей планеты;
• Антарктическая плита – состоит из материка Антарктида и близлежащей океанической коры. Из-за того, что плиту окружают срединно-океанические хребты, остальные материки от неё постоянно отодвигаются.

Движение тектонических плит в литосфере

Литосферные плиты, соединяясь и разъединяясь, всё время изменяют свои очертания. Это даёт возможность учёным выдвигать теорию о том, что около 200 млн. лет назад литосфера имела лишь Пангею - один-единственный континент, впоследствии расколовшийся на части, которые начали постепенно отодвигаться друг от друга на очень маленькой скорости (в среднем около семи сантиметров в год).

Это интересно! Существует предположение, что благодаря движению литосферы, через 250 млн. лет на нашей планете сформируется новый континент за счёт объединения движущихся материков.

Когда происходит столкновение океанической и континентальной плит, край океанической коры погружается под материковую, при этом с другой стороны океанической плиты её граница расходится с соседствующей с ней плитой. Граница, вдоль которой происходит движение литосфер, называется зоной субдукции, где выделяют верхние и погружающиеся края плиты. Интересно, что плита, погружаясь в мантию, начинает плавиться при сдавливании верхней части земной коры, в результате чего образуются горы, а если к тому же прорывается магма – то и вулканы.

В местах, где тектонические плиты соприкасаются друг с другом, расположены зоны максимальной вулканической и сейсмической активности: во время движения и столкновения литосферы, земная кора разрушается, а когда они расходятся, образуются разломы и впадины (литосфера и рельеф Земли связаны друг с другом). Это является причиной того, что вдоль краёв тектонических плит расположены наиболее крупные формы рельефа Земли – горные хребты с активными вулканами и глубоководные желоба.

Проблемы литосферы

Интенсивное развитие промышленности привело к тому, что человек и литосфера в последнее время стали чрезвычайно плохо уживаться друг с другом: загрязнение литосферы приобретает катастрофические масштабы. Произошло это вследствие возрастания промышленных отходов в совокупности с бытовым мусором и используемыми в сельском хозяйстве удобрениями и ядохимикатами, что негативно влияет на химический состав грунта и на живые организмы. Учёные подсчитали, что за год на одного человека припадает около одной тонны мусора, среди которых – 50 кг трудноразлагаемых отходов.

Сегодня загрязнение литосферы стало актуальной проблемой, поскольку природа не в состоянии справиться с ней самостоятельно: самоочищение земной коры происходит очень медленно, а потому вредные вещества постепенно накапливаются и со временем негативно воздействуют и на основного виновника возникшей проблемы – человека.

Литосфера – это внешняя особо прочная оболочка планеты Земля, преимущественно из твердого вещества. Впервые понятие «литосфера» было определено ученым Дж. Баррелом. До 60-х годов прошлого столетия синонимом литосферы являлся термин «земная кора», считалось, что это одно и тоже понятие. Но, впоследствии учеными было доказано, что в состав литосферы входит еще и верхний слой мантии, который имеет мощность несколько десятков километров. Характеризуется он снижением вязкости почвы и повышением электропроводности минералов. Это обстоятельство позволило считать, что литосфера достаточно сложная по своему составу и строению оболочка Земли.

В строении литосферы можно выделить как относительно подвижные платформы, так и стабильные области. Взаимодействие живой и минеральной материи осуществляется на поверхности, т.е. в почве. После того, как происходит разложение организмов, остатки переходят в состояние гумуса (чернозема). В состав почвы входят в основном минералы, живые существа, газы, вода и вещества органической природы. Из минералов, входящих в состав литосферы, образованы горные породы, такие как:

• Магматические;
• Осадочные;
• Метаморфические породы.

Около 96% структуры литосферы составляют горные породы. В свою очередь, в составе горных пород можно выделить следующие минералы: гранит, диарит и диффузивы составляют 20,8% от всего состава, в то время как, базальты габбро составляют 50,34%. На долю кристаллических сланцев приходится 16,9%, все остальное, это осадочные породы, такие как глинистые сланцы и пески.

В химическом составе литосферы можно выделить следующие элементы:

• Кислород, его массовая доля в составе твердой оболочки Земли составила 49,13 %;
• на долю Алюминия и Кремния пришлось по 26 %;
• железо составило 4,2 %;
• доля Кальция в литосфере всего 3,25 %;
• натрий, Магний, Калий составили примерно по 2,4 %;
• незначительную долю в структуре составили такие элементы как Углерод, Титан, Хлор и Водород, их показатели составили от 1 до 0,2 %.

Земная кора состоит по большей части из различных минералов, которые были образованы посредством изверженных горных пород различных форм. На сегодняшний день в понятие «земная кора» вкладывается отверделый слой земной поверхности, находящийся выше сейсмической границы. Как правила, граница находится на разных уровнях, где отмечаются резкие колебания показаний сейсмических волн. Эти волны возникают в ходе различного рода землетрясений. Ученые выделают два типа земной коры: континентальная и океаническая.

Континентальная кора занимает примерно 45% земной поверхности, при этом имеет более высокую мощность, чем океаническая. Под толщей гор ее протяженность составляет 60-70 км. Кора состоит из базальтового, гранитового и осадочного слоя.

Океаническая земная кора более тонкая по сравнению с континентальной. Состоит она из базальтового и осадочного слоя, ниже базальтового слоя начинается мантия. Как правило, рельеф океанического дна имеет сложную структуру. Кроме обычных форм рельефа, выделяют океанические хребты. Как раз на этих местах происходит формирование базальтовых слоев из мантии. В местах разлома, проходящих по центральной части хребта, образуются лавовые потоки, что и служит образованию базальта. В основном, хребты возвышаются над дном океана на несколько тысяч километров, за счет этого, рифовые зоны считаются самыми не спокойными с точки зрения сейсмических показателей.

В твердой оболочке Земли постоянно наблюдаются химические процессы, в ходе которых, происходит разрушение горных пород. Данные процессы протекают под воздействием резких колебаний температуры, воды, кислорода и осадков. Из этого, можно сделать вывод, что химическое изменение земной коры неразрывно связано с другими не менее важными оболочками Земли. Как правило, химические реакции в литосфере происходят под воздействием компонентов других оболочек. Большинство процессов происходит с участием воды, минералов, которые могут выступать как компоненты окисления либо восстановления в химических реакциях.

Химические реакции в почве

Почва является верхним слоем литосферы, играет важнейшую роль во взаимодействии всех оболочек Земли. Она является средой обитания многих живых существ, что позволяет считать, литосферу неразрывно связанной с биосферой. Благодаря почве происходит газовый обмен атмосферы и земной коры, а так же атмосферы и гидросферы. Особенностью химических реакций в почве является возможность одновременного протекания биологических, физических и химических процессов.
Основу всех химических реакций в почве составляет кислород и вода. В структуру гумуса входят такие минералы как: кварц, глина и известняк. Характерной особенностью почвы как части литосферы является то, что в её состав входит 92 химических элемента.