Мантия Земли, простирающаяся толщиной от 35 до 2900 километров под поверхностью нашей планеты до сих пор в значительной степени считается плохо изученной. Столетие исследований помогло нам заполнить только некоторые пробелы.

Мантия Земли имеет три основных слоя:

• верхняя часть простирается от основания земной коры до глубины 660 километров;
• переходная зона расположена между 400 и 660 километрами, на глубинах которых происходят основные физические изменения минералов;
• нижняя зона простирается от 660 километров до примерно 2900 километров.

 Земля имеет тот же состав элементов, что и другие планеты (кроме водорода и гелия, которые избежали земного притяжения).
едполагая, что ядро состоит из железа, мы можем вычислить, что мантия Земли представляет собой смесь магния, кремния, железа и кислорода, которая примерно соответствует составу гранита. Верхняя зона мантии уходит в толщину Земли всего на 400 км., но вся достигает глубины 2900 км. Дальше идет ядро Земли. Однако то, что находится на таких глубинах, остается для нас тайной.

О составе мантии на этих глубинах существуют лишь косвенные данные.

Определение состава мантии косвенным путем

Но какая именно смесь минералов присутствует на данной глубине-это сложный вопрос, который не является твердо решенным. С помощью прямых наблюдений ученых-космохимиков, геологов можно с большой вероятностью определить толщину и состав мантии Земли.

Прямые наблюдения

Наши знания земной коры и процессов, которые в ней происходят, основаны на прямых наблюдениях. Ежедневно мы можем следить за деятельностью ветра и воды, а если удается, то и наблюдать выбросы газа и вулканическую деятельность, представляющую собой следствие какого-то процесса. Это то же самое, как если бы мы смотрели на конец конвейера, на котором завертывается шоколад, не зная, как, собственно, он получается.

Не понятно, каково минералогическое и химическое строение мантии.
но, что это должен быть материал, который при нагревании и давлении, имеющем место на глубине от 50 до 400 км, образует горные породы базальтового типа. В противном случае на Земле не было бы таких вулканических островов, как Гавайи, Таити или Исландия. Один из путей определения химического состава верхней мантии – это анализ подобных базальтовых пород.
У нас есть образцы как куски породы, перенесенные при некоторых вулканических извержениях, с глубин, как 300 километров глубины. Они показывают, что верхняя часть мантии состоит из пород типа перидотит и эклогит. Минералы и горные породы изменяются под высоким давлением. Например, общий минерал мантии оливин изменяется на различные кристаллические формы на глубинах около 410 километров и снова на 660 километров.

Наблюдения космохимиков

Еще один аргумент в дискуссию о составе мантии вносят космохимики. Аргумент этот интересен.

Он исходит из того, что Земля в целом не очень отличается от первоначальной материи Солнечной системы – от метеоритов-хондритов. Поэтому состав мантии можно высчитать.

Геологическое доказательство

И третьим вкладом в дискуссию о том, из чего состоит мантия Земли, является геологическое доказательство.

Алмазы, которые совершенно определенно возникают при огромных давлениях в мантии, происходят из горной породы, называемой кимберлит, который встречается в Южной Африке, в Сибири и в Бразилии.

Но кроме алмазов, кимберлиты содержат обломки других горных пород, которые они приняли в себя по пути к земной поверхности. Поэтому там мы можем найти небольшие куски пород, происходящих из верхней мантии. Это породы с высоким содержанием железа, магния и небольшим количеством кремния – ультраосновные породы, как, например, дуниты, верлиты, лерзолиты и породы группы гранитов – перидотиты и эклогиты. Все минералы этих горных пород верхней мантии кристаллизовались при высоком давлении и температуре.

Исследование с помощью сейсмических волн

Исследования мантии Земли с помощью сейсмических волн от мировых землетрясений считаются достаточно объективными. Два различных типа сейсмических волн, P-волны (похожи звуковым волнам) и S-волны (подобно волнам в раскачиваемой веревке), реагируют на физические свойства горных пород, через которые они проходят. Эти волны отражаются от некоторых типов поверхностей и преломляются (изгибаются) при столкновении с другими типами поверхностей. Мы используем эти эффекты, чтобы отобразить внутренности Земли.
Наши инструменты достаточно хороши, чтобы лечить мантию Земли так, как врачи делают ультразвуковые снимки своих пациентов. После столетия сбора информации от землетрясений, мы можем сделать некоторые впечатляющие карты внутреннего строения нашей планеты.

При огромных температурах и давлениях в лаборатории создаются условия, похожие на условия, царящие внутри Земли. Естественно, используются исключительно малые – миллиграммовые – образцы пород. Результаты опытов сравниваются потом с результатами распространения сейсмических волн.
Было установлено, что глубины, на которых происходит увеличение скорости сейсмических волн, хорошо сравниваются с глубинами, на которых, в соответствии с лабораторными данными, могло бы происходить изменение внутренней структуры минералов.

Изучение мантии компьютерными моделями и лабораторными экспериментами

Мы изучаем поведение минералов в мантийных условиях двумя методами: компьютерными моделями, основанными на уравнениях физики минералов и лабораторными экспериментами.

Таким образом, современные исследования мантии проводятся сейсмологами, компьютерными программистами и лабораторными исследователями, которые теперь могут воспроизводить условия в любом месте с помощью лабораторного оборудования высокого давления, такого как алмазная наковальня.

Свойства материала мантии такие же как и у любого вещества: по мере увеличения глубины возрастает температура и давление, и материя на этих глубинах приспосабливается к существующим условиям. Внутреннее строение составных частиц минералов отвечает высокому давлению, то есть структура сжимается, становится гуще. Поэтому удельная плотность минералов повышается. Об этом свидетельствуют и лабораторные данные.

Изучение помогает геологии

Поскольку мантия-это основная часть строения Земли, ее история имеет фундаментальное значение для геологии. Во время рождения Земли мантия начиналась как океан жидкой магмы на поверхности железного ядра. По мере его затвердевания элементы, которые не вписывались в основные минералы, собирались в виде накипи сверху-коры. После этого мантия начала медленное обращение, которое она имела в течение последних четырех миллиардов лет. Верхняя часть остыла, потому что она перемешивается и гидратируется тектоническими движениями поверхностных плит.

В то же время мы многое узнали о строении и составе планет-сестер Земли Меркурия, Венеры и Марса. По сравнению с ними, Земля имеет активную, смазанную мантию, которая особенная благодаря воде, тому же ингредиенту, который отличает ее поверхность.

Источник: v-nayke.ru

Строение Земли

Строение Земли

Рисунок 1.
роение Земли
Земля имеет в первом приближении форму шара (экваториальный диаметр — 12 754 км, а полярный — около 12 711 км) и состоит из нескольких оболочек, выделенных по химическим или реологическим свойствам. В центре расположено внутреннее ядро с радиусом около 1250 км, которое в основном состоит из железа и никеля. Далее идёт внешнее ядро (состоящее в основном из железа) с толщиной около 2200 км. Над ним лежат 2900 км вязкой мантии, состоящей из силикатов и оксидов, а ещё выше — довольно тонкая твёрдая кора. Она тоже состоит из силикатов и оксидов, но обогащена элементами, которые не встречаются в мантийных породах. Представления о внутреннем строении Земли основываются на топографических, батиметрических и гравиметрических данных, наблюдениях горных пород в обнажениях, образцах, поднятых на поверхность с больших глубин в результате вулканической активности, анализе сейсмических волн, которые проходят сквозь Землю, и экспериментах с кристаллическими твёрдыми телами при давлениях и температурах, характерных для глубоких недр Земли.
Внутреннее строение Земли можно сравнить с яйцом (земная кора — скорлупа, мантия — белок, ядро — желток).

Рисунок 2. Сравнение строения Земли и яйца

Ядро

Ядро — центральная часть земного шара. В нём очень высокое давление и температура +4000 °С — +5000 °С. Ядро состоит из самого плотного и тяжёлого вещества, предположительно железа. На ядро приходится 30  % массы Земли, но только 15  % её объёма.

Ядро располагается на глубине более 2900 км и имеет радиус около 3550 км (внутреннее ядро — 1300 км, внешнее — 2250 км).

Внутренняя, твёрдая часть ядра как бы плавает во внешнем, жидком слое. Благодаря этому движению вокруг Земли возникает магнитное поле. Оно защищает жизнь на нашей планете от вредных космических лучей. На магнитное поле реагирует стрелка компаса.

Мантия

Мантия (от греч. «покрывало, плащ») — самая большая из внутренних оболочек Земли. На мантию приходится основной объём (более 80  %) и большая часть массы (почти 70  %) нашей планеты. Толщина мантии — около 2900 км.

Вещество мантии твёрдое, но менее плотное, чем вещество ядра. Давление и температура мантии (в среднем +2000 °С — +2500 °С) увеличивается с глубиной.

В верхней части мантии есть слой (астеносфера), где вещество частично расплавлено и пластично. По этому слою перемещаются твёрдые слои, лежащие выше. В составе мантии преобладают кислород, кремний и магний.

Земная кора

Земная кора — твёрдая и самая тонкая наружная оболочка Земли: её наибольшая мощность ( 8 – 40 км) в 90 раз меньше радиуса Земли. На долю земной коры приходится менее 1  % массы земного шара и около 5  % объёма.

В составе земной коры преобладают кислород, кремний, алюминий и железо. Температура в земной коре, начиная с глубины 20 – 30 км, постепенно возрастает в среднем на 3 °С на каждые 100 м.
Литосфера — это твёрдая оболочка Земли. Состоит из земной коры и верхней части мантии, до астеносферы, где скорости сейсмических волн понижаются, свидетельствуя об изменении пластичности пород. В строении литосферы выделяют подвижные области (складчатые пояса) и относительно стабильные платформы.
Астеносфера — слой пониженной вязкости в верхней мантии Земли. Кровля астеносферы лежит под материками на глубине 80 – 100 км, а под океанами 50 – 70 км и меньше, нижняя граница – на глубине 250 – 300 км, нерезкая. Астеносфера выделяется по геофизическим данным как слой пониженной скорости поперечных сейсмических волн и повышенной электропроводности. Все эти свойства астеносферы, по сравнению с литосферой, характеризуют ее как оболочку пониженной вязкости. Пониженная вязкость астеносферы обусловлена, по мнению ученых, высокой температурой, приводящей к частичному выплавлению базальтовой магмы.

Изучение недр Земли

Геология — наука, которая занимается изучением внутреннего строения Земли, её происхождения и развития.

Тектоника — раздел геологии, изучающий строение земной коры и её изменения.

Внутреннее строение Земли изучено намного меньше, чем космическое пространство. Размеры планеты настолько огромны, что увидеть воочию и отобрать образцы пород на большой глубине крайне сложно. Состав самой верхней твёрдой оболочки планеты, на которой живут люди, изучен намного лучше. Земная кора состоит из разнообразных минералов и горных пород.

Исследования недр Земли с помощью бурения скважин

Геологи стремятся проникнуть как можно дальше вглубь Земли для того, чтобы изучить состав и строение горных пород. В этом им помогает метод бурения скважин. Бурение чаще всего производят для добычи из недр нефти, природного газа и воды, для инженерных работ, а также для поиска и разведки полезных ископаемых.
Первая программа бурения скважин в научных целях была осуществлена в СССР. В 1970 году недалеко от города Заполярный (Мурманская область) было начато бурение Кольской сверхглубокой скважины. Планировалось пробурить скважину глубиной 15 км. Но в 1991 г., достигнув максимально возможной на то время глубины в 12261 м, бурение прекратили. Дальше бурить не позволяли возможности используемой техники. Кольская скважина до сих пор остаётся самой глубокой в мире.

Сейсмический метод исследования недр

Сейсмические (от греч. «сейсмос» — колебание, землетрясение) волны, которые возникают во время землетрясений и при искусственных взрывах, вызывают колебания горных пород. Продольные волны вызывают колебания частиц горных пород вперёд-назад, поперечные — вправо-влево и вверх-вниз.

Такие колебания измеряются специальными приборами — сейсмографами. Сейсмограф — прибор для записи колебаний горных пород, вызванных землетрясениями, взрывами, вибрацией или др. причинами. Сейсмографы чертят кривые линии, которые показывают колебания частиц Земли — сейсмограммы. Сейсмограммы изучаются специалистами — сейсмологами.

Плотность горных пород влияет на скорость волн: в плотных горных породах скорость волн увеличивается, в менее плотных — уменьшается. В жидких средах распространяются только продольные волны. В результате сейсмических исследований было доказано, что Земля состоит из трёх основных оболочек: земной коры, мантии, ядра.

Горные породы

Земная кора состоит из разнообразных горных пород и минералов. Со многими из них мы часто встречаемся в повседневной жизни: поваренная соль, графит, тальк, пемза, мрамор и многие другие. Горные породы и минералы имеют разный состав, внешний вид, цвет.
Минералы – твердые природные образования, входящие в состав горных пород Земли, имеющие определенный химический состав и структуру.Горные породы обычно состоят из нескольких минералов.

Рисунок 3. Минералы и горные породы

Виды горных пород и минералов по происхождению:

1. Магматические.
2. Осадочные.
— Обломочные
— Химические
— Органические
3. Метаморфические.

Магматические горные породы – горные породы, образованные из магмы при ее охлаждении и застывании.

Магматические горные породы могут быть интрузивными (внутренними) и эффузивными (излившимися). Интрузивные горные породы образуются в глубинах земной коры при медленном застывании магмы. Примеры: гранит, габбро, оливинит. Эффузивные горные породы образуются при быстром застывании излившейся магмы (лавы). Примеры: базальт, пикрит, пемза.

Рисунок 4. Гранит
 

Осадочные горные породы – горные породы, образованные путем оседания осадков на поверхности. Выделяют органические и неорганические (обломочные и химические) осадочные горные породы. Обломочные осадочные горные породы образуются путем разрушения (под силой ветра, воды) уже имеющихся горных пород. Примеры: гравий, пески, глина, галька.

Рисунок 5. Глина
 

Химические осадочные горные породы образуются из водных минеральных растворов (растворы, в которых содержатся различные вещества, соли). Примеры: поваренная соль.
Органические осадочные горные породы образуются при осаждении (отложении) органических остатков (скелетов, панцирей, стеблей растений). Со временем эти осадки цементируются и образуют осадочные горные породы на дне водоемов. Примеры: нефть, известняк, мел, доломин, уголь.

Рисунок 6. Каменный уголь
 

Метаморфические горные породы – горные породы, образованные путем изменения осадочных или магматических горных пород под воздействием давления, температур, времени и пр.

Исходная горная порода	Метаморфическая горная порода
Песок	Кварцит
Известняк	Мрамор
Гранит	Гнейс

Рисунок 7. Мрамор

Источник: wiki.pskovedu.ru

Что такое мантия Земли

 

Мантия Земли — одна из внутренних оболочек планеты, которая расположена между земной корой и ядром. Она имеет более половины массы Земли и занимает более 80% объёма земного шара. Поверхность Мохоровичича является границей между земной корой и мантией. На этой поверхности быстрота сейсмических волн внезапно увеличивается и достигает 8 км/с. Глубина границы Мохоровичича равняется от 7-8 до 70 километров.

 

Виды мантии Земли

 

Мантия Земли разделяется на верхнюю и нижнюю мантию. Между ними есть так называемая переходная зона — слой Голицына. Этот слой располагается на глубине около 670 км. Именно на этой глубине происходит резкий скачок скорости волн, а также меняется характер их происхождения. Слой Голицына находится между нижней и наружной мантией.

Строение и слои мантии Земли

 

О строении мантии наверняка не могут знать даже учёные. Однозначного и конкретного ответа на этот вопрос пока нет. Но так как проводились некоторые исследования, то предположения о строении мантии есть. Мантия состоит из наружного слоя, переходной зоны и нижнего слоя. Каждая из поверхностей мантии имеет свои геофизические и геохимические данные, которые изучались учёными на протяжении десятков, а то и сотен лет.

 

Состав мантии Земли

 

Состав мантии установить крайне сложно, как и её строение. Её изучают с помощью тех обломков, которые иногда появляются на поверхности земли. Данный участок внутренней поверхности Земли имеет зеленовато-чёрный цвет. Горные породы в составе являются основными и состоят из железа, магния, кислорода, кальция, кремния. Видимый вид обломков мантии напоминает метеориты из камня, которые иногда падают на Землю.

 

Вещества, находящиеся в мантии, вязкие и жидкие. Вязкость мантийной породы колеблется от 10²¹ до 10²⁴ Па•с и зависит от глубины. Температура в этой породе очень высокая и иногда достигает не одной тысячи градусов. Мантия находится в постоянном движении, поэтому происходит круговорот породы: некоторые массы охлаждаются и затвердевают, а другие расплавляются под воздействием высоких температур. Этот процесс никогда не останавливается.

 

Верхняя часть мантии Земли

 

Наружный слой мантии достигает глубины от 30-40 км до 400 км. Под океанами и материками планеты располагается основная часть верхнего слоя мантии — подкорковая мантия. Она достигает глубины 80 км под океанами и 200-300 км под континентами. Продольные и поперечные сейсмические волны в этом слое плавно набирают скорость, так как происходит давление располагающихся выше толщ породы.

 

Под подкорковой мантией располагается слой, в котором скорость сейсмических волн постепенно снижается и достигает своего минимума, а на некоторых участках волны совсем не проходят. Учёные считают, что на таких сегментах мантия Земли находится в жидком состоянии. Этот слой в верхней части мантии называется астеносферой. Астеносфера характеризуется снижением скорости и пониженной прочностью.

 

Внутренняя мантия Земли

 

Внутренняя (нижняя) мантия начинается после переходного слоя на глубине 670 км. В этой части мантии скорость волн более или менее постоянная, без резких скачков и изменений. Нижняя мантия располагается на глубине от 670 км и до 2700 км. После этой части начинается граница Гуттенберга, которая отделяет мантию от ядра Земли и имеет толщину около 200 км. Учёные считают, что породы в нижней части мантии различны по своему химическому составу и кристаллографии.

 

Температура мантии Земли

 

Измерить точную температуру мантии невозможно, поэтому учёные в лабораторных условиях создали похожую среду с помощью аналога самого распространённого материала мантии. Затем его подвергли высокому давлению и температуре. Этот эксперимент постоянно корректировали из-за неправильного содержания воды в синтетическом оливине, который использовали в качестве аналога породы мантии. В конечном итоге всё-таки удалось довести эксперимент до конца и добиться достоверных результатов.

 

Температура мантии оказалась на 60°C выше, чем изначально считалось. Благодаря экспериментам с плавлением пород удалось достичь отметки 1410°C. Но ученые считают, чем ближе к ядру Земли, тем температура мантии выше и может достигать 4000°C. А возле земной коры ближе к поверхности Земли температура мантии составляет около 900°C.

 

Давление мантии Земли

 

Мантия является самым массивным и объёмным слоем планеты и достигает глубины 2890 км, имеет высокую плотность. Её давление рассчитывается, основываясь на плотностной модели Земли. Давление мантии, как и её температура, может отличаться в разных слоях и зависит от глубины. Возле континентальной коры оно равняется 1 ГПа, а в нижних слоях мантии достигает 140 ГПа. Под океанами, как правило, давление спадает.

 

Движение мантии Земли

 

Процессы, которые происходят в мантии, напрямую влияют на земную кору и всю поверхность планеты. Все эти движения являются причиной землетрясений, извержения вулканов, образования гор и перемещения материков.

 

На саму мантию сильно влияет земное ядро, возле которого она расположена. Есть предположение, что земная кора сформировалась из мантии и этот процесс не прекращается. Также учёные считают, что ядро Земли увеличивается за счёт мантии. На их границе происходит резкий скачок плотности и скорости волн.

 

Корни вулканов уходят в верхний слой мантии. Выход лавы и газов во время извержения тесно связан с процессами, происходящими в наружном слое мантии. Также на деятельность вулканов влияют разрывы в земной коре планеты. Магму, которая движется из глубин вулканов к их поверхности во время извержения, изучить практически невозможно. Более или менее доступна изучению лава, которая в отличие от магмы уже не имеет паров и газов.

Процессы, происходящие в мантии Земли

 

Под воздействием разницы температур в земной мантии обнаруживается тепловая конвекция. Это означает, что из нижних слоёв некоторые вещества поднимаются в верхние слои мантии. За счёт тепловой конвекции происходит движение литосферных плит.

 

Предполагается, что движение плит происходит по астеносфере, которая находится в размягчённом состоянии. Астеносферные слои располагаются как по вертикали, так и по горизонтали. Их чередование хорошо фиксируется под континентами на глубине от 100 км.

 

Способы изучения мантии Земли

 

Все слои, которые находятся ниже земной коры, очень труднодоступны для изучения. Огромные глубины, высочайшие температуры, прирост плотности и сильное давление существенно снижают возможности для получения информации о мантии и коре планеты.

 

Некоторые данные учёные получают с помощью фрагментов мантии, алмазов, горных образцов. Но стоит учитывать, что они никогда не заменят породу из глубоких слоёв Земли. Даже если некоторые фрагменты мантии достигают земной коры и выходят на поверхность, они теряют свои прежние свойства и особенности из-за изменения среды, в которой находятся.

 

На сегодняшний день основным способом изучения мантии Земли являются геофизические данные. Учёные делают свои предположения об особенностях строения мантии, изучая скорость сейсмических волн и электропроводность породы.

 

До появления сейсмологии знания человечества о строении Земли основывались только на предположениях и догадках. Благодаря этой науке и множеству проведённых исследований, современные знания о строении планеты вышли на новый уровень.

 

Сейсмические волны образуются в результате разлома породы. На определённых участках происходит высокое напряжение, которое нарушает прочность, и происходит разлом земной коры. Сейсмические волны бывают трёх видов.

 

1. Продольная волна. Это звуковая волна, которая может распространяться как в твёрдых слоях породы, так и в жидкости. Такие колебания могут находиться в стадии сжатия, когда грузик сейсмографа сдвигается от эпицентра землетрясения, или в стадии растяжения, когда грузик двигается прямо к эпицентру подземных толчков.

 

2. Поперечная волна. Она не может распространяться через газообразные или жидкие вещества. Движения этого типа волн похожи на поперечные колебания струны. Части материала всегда движутся в поперечном направлении по отношению к распространению волны.

 

Скорость поперечных и продольных волн напрямую зависит от того, в каких именно породах они проходят. Участки прохождения волн отличаются по упругости, плотности, происхождению.

 

3. Поверхностная волна. Из названия понятно, что данные волны образуются и распространяются недалеко от поверхности Земли. Они делятся на два типа. Первый — волна сдвига или Лява. В ней движение частиц направлено поперечно распространению волны и происходит только в горизонтальной поверхности. Второй тип поверхностной волны — волна Рэлея. Она появляется сразу после волны сдвига, так как её скорость немного ниже. Благодаря волне Рэлея частицы породы делают обратное движение в вертикальной плоскости по направлению распределения волны.

 

Благодаря данным исследованиям учёные доказали, что планета Земля имеет четыре основных слоя: внутреннее ядро, внешнее ядро, мантия и земная кора.

 

Подземный «океан» в мантии

 

Исследования учёных из Франции и России свидетельствуют о том, что между верхней и нижней мантией на глубине 410-660 км содержится огромный резервуар с водой. По приблизительным подсчётам воды в подземном резервуаре много и её количество можно сопоставить с количеством воды во всём Мировом океане.

 

Учёные пока затрудняются ответить, почему в недрах планеты находится так много воды и как она туда попала. Существует предположение, что она оказалась во внутренних слоях Земли ещё во времена формирования планеты. Ранее геофизики считали, что водные ресурсы проникают в недра планеты из Мирового океана в результате движения литосферных плит, а также наслоения одной плиты на другую. Но количество воды слишком высокое для данного механизма её появления под землёй.

 

Исследования показывают, что так называемый круговорот воды на планете устроен намного сложнее, чем считалось ранее. В обычном для людей смысле назвать водой вещество, которое называют подземным «океаном», нельзя. Это не совсем та вода, которую человечество привыкло видеть. Этот минерал называется брусит. Он состоит из воды на 79%. Хотя содержание бурсита в мантии Земли равняется примерно 3%, подземный «океан», выйдя на поверхность, охватил бы всю Землю. Это явление считается невероятным и нереальным, если пользоваться только теми знаниями, которыми владеет человечество на данный момент.

 

Открытие подземных гор

 

В начале 2019 года на границе Голицына между верхней и нижней мантией геологи обнаружили горы и расщелины. В этом открытии помогли данные, которые были собраны сейсмическими станциями во время землетрясения в Боливии в 1994 году. Оно было такой силы, что волны достигли пограничного слоя между мантиями.

 

Учёные из Китайской академии наук выяснили, что граница Голицына имеет более грубую поверхность, чем наружный слой планеты. Высоту подземных возвышенностей померить не является возможным, но есть догадки, что они выше даже самых высоких гор на поверхности Земли.

 

Исследователи сделали вывод, что наличие гор в мантии говорит о сохранности земной коры и наружного слоя мантии в таком виде, который был ещё во время формирования планеты.

 

Изучение строения Земли — это актуальное направление геологических наук. Отличие в сейсмических характеристиках геосфер создаёт возможность моделировать геодинамические процессы. Благодаря изучению внутренних слоёв планеты стало понятно, что все земные оболочки обладают автономностью.

 

Источник: karatu.ru

Внутреннее строение Земли

Планета Земля состоит из трех основных слоев: земной коры, мантии и ядра. Можно сравнить земной шар с яйцом. Тогда яичная скорлупа будет представлять собой земную кору, яичный белок — мантию, а желток — ядро.

Внутреннее строение Земли. Источник: Климанова О.А. География 5-6 классы

Верхняя часть Земли носит название литосфера (в переводе с греческого «каменный шар»). Это твердая оболочка земного шара, в состав которой входит земная кора и верхняя часть мантии.

Земная кора

Земная кора — это каменная оболочка, которая покрывает всю поверхность нашей планеты. Под океанами ее толщина не превышает 15-ти километров, а на материках — 75-ти. Если вернуться к аналогии с яйцом, то земная кора по отношению ко всей планете тоньше, чем яичная скорлупа. На долю этого слоя Земли приходится всего 5% объема и менее 1% массы всей планеты.

В составе земной коры ученые обнаружили оксиды кремния, щелочных металлов, алюминия и железа. Кора под океанами состоит из осадочного и базальтового слоев, она тяжелее континентальной (материковой). В то время как оболочка, покрывающая континентальную часть планеты, имеет более сложное строение.

Выделяют три слоя континентальной земной коры:

• осадочный (10-15 км в основном осадочных пород);

• гранитный (5-15 км метаморфических пород, по свойствам схожих с гранитом);

• базальтовый (10-35 км магматических пород).

Разрез земной коры. Источник: Климанова О.А. География 5-6 классы

Мантия

Под земной корой располагается мантия («покрывало, плащ»). Этот слой имеет толщину до 2900 км. На него приходится 83% от общего объема планеты и почти 70% массы. Состоит мантия из тяжелых минералов, богатых железом и магнием. Этот слой имеет температуру свыше 2000°C. Тем не менее большая часть вещества мантии сохраняет твердое кристаллическое состояние из-за огромного давления. На глубине от 50 до 200 км располагается подвижный верхний слой мантии. Он называется астеносфера («бессильная сфера»). Астеносфера очень пластична, именно из-за нее происходит извержение вулканов и формирование залежей полезных ископаемых. В толщину астеносфера достигает от 100 до 250 км. Вещество, которое проникает из астеносферы в земную кору и изливается иногда на поверхность, называется магмой («месиво, густая мазь»). Когда магма застывает на поверхности Земли, она превращается в лаву.

Ядро

Под мантией, словно под покрывалом, располагается земное ядро. Оно находится в 2900 км от поверхности планеты. Ядро имеет форму шара радиусом около 3500 км. Поскольку людям еще не удалось добраться до ядра Земли, о его составе ученые строят догадки. Предположительно, ядро состоит из железа с примесью других элементов. Это самая плотная и тяжелая часть планеты. На нее приходится всего 15% объема Земли и аж 35% массы.

Считается, что ядро состоит из двух слоев — твердого внутреннего ядра (радиусом около 1300 км) и жидкого внешнего (около 2200 км). Внутреннее ядро словно бы плавает во внешнем жидком слое. Из-за этого плавного движения вокруг Земли образуется ее магнитное поле (именно оно защищает планету от опасных космических излучений, и на него реагирует стрелка компаса). Ядро — самая горячая часть нашей планеты. Долгое время считалось, что температура его достигает, предположительно, 4000-5000°C. Однако в 2013 году ученые провели лабораторный эксперимент, в ходе которого определили температуру плавления железа, которое, вероятно, входит в состав внутреннего земного ядра. Так выяснилось, что температура между внутренним твердым и внешним жидким ядром равна температуре поверхности Солнца, то есть около 6000 °C.

Строение нашей планеты — одна из множества неразгаданных человечеством тайн. Большая часть информации о нем получена косвенными методами, еще ни одному ученому не удалось добыть образцы земного ядра. Изучение строения и состава Земли по-прежнему сопряжено с непреодолимыми трудностями, но исследователи не сдаются и ищут новые способы добыть достоверные сведения о планете Земля.

Методические рекомендации

При изучении темы «Внутреннее строение Земли» у учащихся могут возникать трудности с запоминанием названий и очередности слоев земного шара. Латинские наименования будет намного легче запомнить, если дети создадут собственную модель Земли. Можно предложить ученикам выполнить модель земного шара из пластилина или рассказать о его устройстве на примере фруктов (кожура — земная кора, мякоть — мантия, косточка — ядро) и предметов, имеющих схожую структуру. Поможет в проведении урока учебник География. 5-6 классы О.А.Климановой, где вы найдете красочные иллюстрации и подробные сведения по теме.

---

#ADVERTISING_INSERT#

Источник: rosuchebnik.ru