Строение и состав литосферы. Строение литосферы

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.

• 1.Вещественный состав и строение литосферы

• 2. Гипотеза дрейфа материков

• 3.Теория литосферных плит

• 4.Явления, происходящие на границе литосферных плит

• 5.Теория литосферных плит и ее практическое применение

Вещественный состав земной коры

• Верхняя твердая оболочка Земли - земная кора - состоит из горных пород, а горные породы состоят из минералов. Толщина земной коры изменяется от 5 до 1 О км в океанах и от 30 до 80 км на материках.

Горные породы и полезные ископаемые

• Классификация полезных ископаемых

Строение литосферы

• Земная кора и верхняя часть мантии, обладающая свойствами твердого тела, составляют литосферу

Гипотеза дрейфа материков

• Гипотеза – это обоснованное предположение о причинах существования каких-либо явлений или событий, или предположение о взаимосвязях между разными явлениями и событиями в природе и обществе.

• Гипотеза может оказаться истинной или ложной

• Этапы развития гипотезы :

• 1-й этап. Выделение фактов , которые не укладываются в известное знание и которые необходимо объяснить.

• 2-й этап . Формулирование гипотезы (т.е. предположения), которая объясняет эти факты.

• 3-й этап. Выделение новых следствий из содержания гипотезы. Их объяснение, сравнение, сопоставление с результатами наблюдений, с другими известными фактами.

• 4-й этап . Превращение гипотезы в достоверное знание или в научную теорию.

Гипотеза дрейфа материков

• А.Вегенер считал, что строение берегов Южной Америки и Африки подтверждает истинность его гипотезы

Области распространения древнего оледенения

• Еще в начале 20 века геоглоги обнаружили следы крупного покровного оледенения, которое было на земле в палеозойскую эру, т.е. 280-250 млн лет назад. Обработанные ледником горные породы были обнаружены на очень отдаленных друг от друга территориях, в жарких экваториальных и тропических широтах.

Теория литосферных плит

• Основные положения теории литосферных плит

• 1. Земная кора состоит из крупных блоков, называемых литосферными плитами.

• 2. Литосферные плиты движутся в горизонтальном направлении.

• 3. Границы литосферных плит проходят в океанах по срединно-океаническим хребтам, а на материках – по горным поясам.

• Научная теория –это система знаний о взаимосвязях между явлениями природы и обществом, о о существующих природных закономерностях.

Явления, происходящие на границах плит

• Существует два основных типа взаимодействия литосферных плит: расхождение и столкновение

Расхождение литосферных плит в зоне срединно-океанических хребтов. Центральная часть срединно-океанического хребта обычно рассечена ущельем в несколько десятков километров шириной и до 1,5 км глубиной. Вдоль этого ущелья проходит расхождение литосферных плит. В образовавшуюся щель поднимается магма. Образуется новая земная кора, и океаническое ложе расширяется. Например, дно Атлантическогно океана расширяется со скоростью 2-2,5 см в год.

Столкновение материковых литосферных плит и образование горных хребтов

• Современное расположение материков и океанов – это результат длившегося сотни миллионов лет горизонтального перемещения литосферных плит

Теория литосферных плит и ее практическое значение

• Круговорот веществ- закон развития географической оболочки.

• Вдоль границ литосферных плит земная кора наиболее подвижна

• В пределах Тихоокеанского вулканического кольца находится 80% всех современных действующих вулканов

Геосфе́ры (от греч. гео-Земля, и сфера - шар) - географические концентрические оболочки (сплошные или прерывистые), из которых состоит планета Земля .

Выделяются следующие геосферы:

атмосфера , гидросфера , литосфера , земная кора , мантия и ядро Земли.

Литосфера (от греч. - камень и шар, сфера)- внешняя твердая оболочка Земли, которая включает всю земную кору с частью верхней мантии Земли и состоит из осадочных, изверженных и метаморфических пород. Толщина литосферы на континентах и под океанами различается и составляет в среднем соответственно 25- 200 и 5-100км.

Ниже коры находится мантия , которая отличается составом и физическими свойствами- она более плотная, содержит в основном тугоплавкие элементы. Разделяет кору и мантию граница Мохоровичича , или сокращённо Мохо, на которой происходит резкое увеличение скоростей сейсмических волн . С внешней стороны большая часть коры покрыта гидросферой , а меньшая находится под воздействием атмосферы .

Земную кору составляет сравнительно небольшое число элементов. Около половины массы земной коры приходится на кислород, более 0,25 - на кремний . Всего 18 элементов: O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, H, Ti, C, Cl, P, S, N, Mn, F, Ba- составляют 99,8 % массы земной коры

Литосфера под океанами и континентами значительно различается. Литосфера под континентами состоит из осадочного, гранитного и базальтового слоев общей мощностью до 80 км. включает твердое минеральное вещество горных пород, в том числе органического происхождения, воду или другие жидкие компоненты (например, жидкие углеводороды), газы, присутствующие в порах и трещинах твердой фазы или растворенные в подземных водах.

Литосфера под океанами состоит в основном из базальтового слоя.

Поверхностная и приповерхностная части литосферыявляются средой обитания человека, всеобщим средством его труда. Здесь он живет и осуществляет хозяйственную деятельность: строит наземные и подземные сооружения, из недр добывает разнообразные твердые, жидкие и газообразные компоненты, проводит мелиорацию земель и т. д.

Решение экологических проблем невозможно без изучения литосферы – внешней оболочки Земли. Литосфера является материальной основой биосферы – сферы живого вещества. Именно в литосфере формируются почвы, ландшафты, биосообщества.

В настоящее время литосфера существенно изменяется в процессе хозяйственной деятельности человека.

18. Рекультивация земель.

Рекультивация земель это:

Искусственное воссоздание плодородия почвы и растительного покрова нарушенное вследствие горных разработок, строительства дорог, плотин и т.д.

Она включает:

Восстановление рельефа (засыпку оврагов, карьеров, уничтожение отвалов горных пород и т. д.;

Восстановление почв и растительности;

Лесовосстановление;

Создание новых ландшафтов.

Выполнение выше перечисленных мероприятий позволяет вернуть не пригодные земли для возделывания сельскохозяйственных культур.

Рекультивация земель - это комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и хозяйственной ценности земель, а также на улучшение условий окружающей среды.

Нарушенными считают земли, утратившие первоначальную природно-хозяйственную ценность и, как правило, являющиеся источником отрицательного воздействия на окружающую среду.

Нарушают земли при выполнении открытых и подземных горных работ, складировании промышленных, строительных и коммунально-бытовых отходов, строительстве линейных сооружений, а также при проведении геологоразведочных, изыскательских, строительных и других работ. При этом, как правило, нарушается почвенный покров, изменяются гидрогеологический и гидрологический режимы, образуется техногенный рельеф, а также происходят другие качественные изменения, ухудшающие экологическую обстановку в целом.

Общая характеристика литосферы.

Термин "литосфера" был предложен в 1916 году Дж. Барреллом и вплоть до 60-х гг. двадцатого столетия выступал синонимом земной коры. Затем было доказано, что в состав литосферы входят также и верхние слои мантии мощностью до нескольких десятков километров.

В строении литосферы выделяются подвижные области (складчатые пояса) и относительно стабильные платформы.

Мощность литосферы варьируется от 5 до 200 км. Под континентами толщина литосферы меняется от 25 км под молодыми горами, вулканическими дугами и континентальными рифтовыми зонами до 200 и более километров под щитами древних платформ. Под океанами литосфера более тонкая и достигает минимальной отметки в 5 км под срединно-океаническими хребтами , на периферии океана, постепенно утолщаясь, доходит до 100-километровой толщины. Наибольшей мощности литосфера достигает в наименее прогретых областях, наименьшей – в наиболее жарких.

По реакции на длительно действующие нагрузки в литосфере принято выделять верхний упругий и нижний пластичный слой . Также на разных уровнях в тектонически активных областях литосферы прослеживаются горизонты относительно пониженной вязкости, для которых характерны пониженные скорости сейсмических волн. Геологи не исключают возможности проскальзывания по этим горизонтам одних слоёв относительно других. Это явление получило название расслоенности литосферы.

Наиболее крупными элементами литосферы являются литосферные плиты с размерами в поперечнике 1–10 тыс. км. В настоящее время литосфера разделена на семь главных и несколько малых плит. Границы между плитами проводятся вдоль зон наибольшей сейсмической и вулканической активности.

Границы литосферы.

Верхняя часть литосферы граничит с атмосферой и гидросферой . Атмосфера, гидросфера и верхний слой литосферы находятся в прочной взаимосвязи и частично проникают друг в друга.

Нижняя граница литосферы располагается над астеносферой – слоем пониженной твёрдости, прочности и вязкости в верхней мантии Земли . Граница между литосферой и астеносферой нерезкая – переход литосферы в астеносферу характеризуется уменьшением вязкости, изменением скорости сейсмических волн и увеличением электропроводности. Все эти изменения происходят вследствие повышения температуры и частичного плавления вещества. Отсюда и основные методы определения нижней границы литосферы – сейсмологический и магнитотеллурический .

) и жесткую верхнюю часть мантии. Слои литосферы отделены друг от друга границей Мохоровича . Рассмотрим подробнее части, на которые разделена литосфера.

Земная кора. Строение и состав.

Земная кора – часть литосферы, самая верхняя из твердых оболочек Земли. На долю земной коры приходится 1% от общей массы Земли (см. Физические характеристики Земли в цифрах).

Строение земной коры различается на континентах и под океанами, а также в переходных областях.

Материковая земная кора имеет толщину 35-45 км, в горных областях до 80 км. Например, под Гималаями - свыше 75 км, под Западно-Сибирской низиной – 35-40 км, под Русской платформой – 30-35.

Материковая земная кора делится на слои:

- Осадочный слой – слой, покрывающий верхнюю часть континентальной земной коры. Состоит из осадочных и вулканических горных пород. Местами (преимущественно на щитах древних платформ) осадочный слой отсутствует.

- Гранитный слой – условное название для слоя, где скорость распространения продольных сейсмических волн не превышает 6,4 км/сек. Состоит из гранитов и гнейсов - метаморфических горных пород, главными минералами которых являются плагиоклаз, кварц и калиевый полевой шпат.

- Базальтовый слой - условное название для слоя, где скорость распространения продольных сейсмических волн находится в диапазоне 6,4 - 7,6 км/сек. Сложен базальтами, габбро (магматическая интрузивная горная порода основного состава) и очень сильно метаморфизованными осадочными породами.

Слои материковой земной коры могут быть смяты, разорваны и смещены по линии разрыва. Гранитный и базальтовый слои часто разделены поверхностью Конрада , которая характеризуется резким скачком скорости сейсмических волн.

Океаническая земная кора имеет толщину 5-10 км. Наименьшая толщина характерна для центральных районов океанов.

Океаническая земная кора делится на 3 слоя :

- Слой морских осадков – толщина менее 1 км. Местами отсутствует вовсе.

- Средний слой или «второй» - слой со скоростью распространения продольных сейсмических волн от 4 до 6 км/сек – толщина от 1 до 2,5 км. Состоит из серпентина и базальта, возможно, с примесью осадочных пород.

- Самый нижний слой или «океанический» – скорость распространения продольных сейсмических волн находится в диапазоне 6,4-7,0 км/сек. Сложен из габбро.

Выделяют также переходный тип земной коры . Он характерен для островно-дуговых зон на окраинах океанов, а также для некоторых участков материков, например, в районе Черного моря.

Земная поверхность в основном представлена равнинами континентов и океанического дна. Континенты окружены шельфом - мелководной полосой глубиной до 200 г и средней шириной около 80 км, которая после резкого обрывчатого 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, расположенные в основном в северной и западной частях Тихого океана.

Граница (поверхность) Мохоровичича

Нижняя граница земной коры проходит по границе (поверхности) Мохоровичича – зоне, в которой происходит резкий скачок скоростей сейсмических волн. Продольных с 6,7-7,6 км/сек до 7,9-8,2 км/сек., а поперечных – с 3,6-4,2 км/сек до 4,4-4,7 км/сек.

Для этой же области характерно резкое увеличение плотности вещества – с 2,9-3 до 3,1-3,5 т/м³. То есть на границе Мохоровичича менее упругий материал земной коры заменяется более упругим веществом верхней мантии.

Наличие поверхности Мохоровичича установлено для всего Земного шара на глубине 5-70 км. По всей видимости, данная граница разделяет слои с разным химическим составом.

Поверхность Мохоровичича повторяет рельеф земной поверхности, являясь его зеркальным отражением. Под океанами она выше, под континентами – ниже.

Поверхность (граница) Мохоровичича (сокращенно Мохо) открыта в 1909 году хорватским геофизиком и сейсмологом Андреем Мохоровичичем и названа в его честь.

Верхняя мантия

Верхняя мантия – нижняя часть литосферы, находящаяся под земной корой. Другое название верхней мантии – субстрат.

Скорость распространения продольных сейсмических волн около 8 км/сек.

Нижняя граница верхней мантии проходит на глубине 900 км (при делении мантии на верхнюю и нижнюю) или на глубине 400 км (при делении ее на верхнюю, среднюю и нижнюю).

Относительно состава верхней мантии однозначного ответа нет. Одни исследователи на основании изучения ксенолитов полагают, что верхняя мантия имеет оливин-пироксеновый состав. Другие считают, что вещество верхней мантии представлено гранатовыми перидотитами с примесью в верхней части эклогита.

Верхняя мантия не однородна по составу и строению. В ней наблюдаются зоны пониженных скоростей сейсмических волн, также наблюдаются различия в строении под разными тектоническими зонами.

Изостазия.

Явление изостазии было обнаружено при изучении силы тяжести у подножия горных массивов. Ранее считалось, что такие массивные сооружения, как, например, Гималаи, должны увеличивать силу притяжения Земли. Однако исследования, проведенные в середине 19 века, опровергли эту теорию – сила тяжести на поверхности всей земной поверхности остается одинаковой.

Было установлено, что крупные неровности рельефа компенсируются, уравновешиваются чем-то на глубине. Чем мощнее участок земной коры, тем глубже он погружен в вещество верхней мантии.

На основании сделанных открытий, ученые пришли к выводу, что земная кора стремится к уравновешенности за счет мантии. Это явления получило название изостазии .

Изостазия иногда может нарушиться из-за действия тектонических сил, но со временем земная кора все равно возвращается к равновесию.

На основе гравиметрических исследований было доказано, что большая часть земной поверхности находится в состоянии равновесия. Изучением явления изостазии на территории бывшего СССР занимался М.Е.Артемьев.

Наглядно проследить явление изостазии можно на примере ледников. Под тяжестью мощных ледниковых покровов четырех- и более километровой толщины земная кора под Антарктидой и Гренландией «просела», опустившись ниже уровня океана. В Скандинавии же и в Канаде, сравнительно недавно освободившихся от ледников, наблюдается поднятие земной коры.

Химические соединения, из которых состоят элементы земной коры, называются минералами . Из минералов образованы горные породы.

Основные виды горных пород:

Магматические;

Осадочные;

Метаморфические.

В составе литосферы преобладают в основном магматические горные породы. На их долю приходится около 95% всего вещества литосферы.

Состав литосферы на континентах и под океанами существенно различается.

Литосфера на континентах состоит из трех слоев:

Осадочные породы;

Гранитные породы;

Базальтовые.

Литосфера под океанами двухслойная:

Осадочные породы;

Базальтовые породы.

Химический состав литосферы представлен в основном всего восемью элементами. Это кислород, кремний, водород, алюминий, железо, магний, кальций и натрий. На долю этих элементов приходится около 99,5% вещества земной коры.

Таблица 1. Химический состав земной коры на глубинах 10 - 20 км.

Одной из важных тем при изучении географии считается состав и строение литосферы, которая оказывает значительно влияние на жизнь людей.

Понятие литосферы

Самой верхней и твердой оболочкой, состоящей из близких по составу к гранитам пород, является литосфера. Точно толщина литосферы еще не определена, многие считают, что толщина составляет 60-30 км, многие, что она равна 90-100 км.

К литосфере имеет определенное отношение и земная кора, особенно к верхней и твердой ее части. Зачастую к литосфере также относят рудную, базальтовую и гранитную оболочки - более мощные слои, их толщина может составлять около 1200 км.

Состав литосферы: химические элементы

Исследовать литосферу можно только в области суши, благодаря этому географы изучают состав и строение земной коры. На данный момент, есть возможность исследовать области, которые относятся к поверхности земной коры вплоть до больших глубин. Это происходит за счет естественных обнажений, который можно найти по берегам морей, рек и сильно разрушенных гор.

Поэтому состав и строение земной коры известен приблизительно до глубины 16 км. А о тех слоях, которые находятся намного глубже, мы можем лишь догадываться. Специальные гравиметрические исследования и изучение сейсмических явлений позволяет нам строить догадки по этому поводу.

Земная кора в основном состоит из пород магматического происхождения - это около 90 %. Граниты пользуются наибольшим распространением, именно из них сложена верхняя и твердая часть земной коры. Но химический состав гранитов существенно отличается от магматических пород, являющихся результатами современных извержений.

Первая группа пород носит название сиалических - в них содержится большое количество кремния и алюминия. Для второй группы характерно содержание большого количества магния - это симатические породы. Породы из первой группы имеют меньший удельный вес.

Благодаря многочисленным исследованиям, стало понято, что поверхностная часть литосферы - та часть, которая доступна для изучения людям, главным образом состоит из сиалических пород. А те слои, которые находятся намного глубже - это породы симатические.

Следует помнить, что большая часть поверхности литосферы скрыта от человеческих глаз океанами и морями. Поэтому состав и строение литосферы относится лишь к тем участкам, которые находятся на суше.

Также породы, из которых состоит литосфера можно разделить на три основные группы. Породы, которые произошли от расплавленных магматических масс, относят к первой группе. Это - базальт, диорит и гранит, их общее название - магматические породы .

Вторая группа состоит из осадочных пород , которые образовались путем осаждения материалов из воды и воздуха. К ним относятся песчаник, известняк и глинистый сланец. Третья группа - это породы, испытавшие сильные изменения под влиянием высокой температуры и давления. Их называют метаморфическими , в состав входит мрамор, гнейс и графит. Такие изменения также могли испытать и магматические, и осадочные породы.