Bevor wir darüber sprechen, woraus die Erdkruste besteht, können wir uns daran erinnern, was angeblich die Bestandteile von allem sind. Vermutlich – weil der Mensch bisher nicht in der Lage war, tiefer vorzudringen Erdkruste zum Mittelpunkt der Erde. Selbst die gesamte Rindendicke konnte nur „eingelegt“ werden.

Wissenschaftler gehen davon aus und stellen Hypothesen auf, die auf den Gesetzen der Physik, Chemie und anderen Wissenschaften basieren. Basierend auf diesen Daten haben wir ein bestimmtes Bild der Struktur des gesamten Planeten sowie der großen Elemente, aus denen die Erdkruste besteht. Die Geographie der Klassenstufen 6 bis 7 präsentiert den Schülern genau diese Theorien in einer für unreife Köpfe vereinfachten Form.

Dank eines kleinen Datenanteils und einer großen Menge verschiedener Gesetze werden Planetenmodelle auf die gleiche Weise erstellt Sonnensystem und sogar Sterne, die weit von uns entfernt sind. Was folgt daraus? Vor allem, dass Sie das absolute Recht haben, an all dem zu zweifeln.

Schichten des Planeten Erde

Neben der Tatsache, dass es Schichten gibt, besteht auch die gesamte Erde aus drei Schichten. Eine Art vielschichtiges kulinarisches Meisterwerk. Der erste ist der Kern; es besteht aus einem festen und einem flüssigen Teil. Es ist die Bewegung des flüssigen Teils im Kern, die es hier vermutlich heiß macht – Temperaturen erreichen Werte von bis zu 5000 Grad Celsius.

Der zweite ist der Mantel. Es verbindet den Kern und die Erdkruste. Auch der Erdmantel besteht aus mehreren Schichten, nämlich drei, und die obere, an die Erdkruste angrenzende Schicht, besteht aus Magma. Es steht in direktem Zusammenhang mit der Frage, aus welchen großen Elementen die Erdkruste besteht, da diese größten Elemente hypothetisch auf ihr „schweben“. Wir können mit mehr oder weniger hoher Wahrscheinlichkeit von seiner Existenz sprechen, da bei Vulkanausbrüchen diese heiße Substanz an die Oberfläche gelangt und das gesamte Pflanzen- und Tierleben am Hang des Vulkans zerstört.

Und schließlich ist die dritte Schicht der Erde die Erdkruste: die feste Schicht des Planeten, die sich außerhalb des heißen „Inneren“ der Erde befindet und auf der wir normalerweise laufen, reisen und leben. Die Dicke der Erdkruste ist im Vergleich zu den beiden anderen Erdschichten vernachlässigbar, dennoch ist es möglich, zu charakterisieren, aus welchen großen Elementen die Erdkruste besteht, und auch ihre Zusammensetzung zu verstehen.

Welche Schichten sind charakteristisch für die Erdkruste? Seine wichtigsten chemischen Elemente

Auch die Erdkruste besteht aus Schichten – es gibt Basalt, Granit und Sediment. Interessant ist, dass 47 % der chemischen Zusammensetzung der Erdkruste aus Sauerstoff besteht.

Der im Wesentlichen gasförmige Stoff verbindet sich mit anderen Elementen und bildet eine feste Kruste. Die anderen Elemente sind in diesem Fall Silizium, Aluminium, Eisen und Kalzium; die restlichen Elemente sind in winzigen Bruchteilen vorhanden.

Aufteilung in Teile entsprechend der Dicke in verschiedenen Bereichen

Es wurde bereits gesagt, dass die Erdkruste viel dünner ist als der untere Mantel oder Kern. Wenn wir uns der Frage nähern, aus welchen großen Elementen die Erdkruste besteht, können wir sie genau hinsichtlich der Dicke in ozeanische und kontinentale Elemente unterteilen. Diese beiden Teile unterscheiden sich erheblich in der Dicke, wobei der ozeanische Teil etwa dreimal und an einigen Stellen zehnmal (wenn wir von Durchschnittswerten sprechen) dünner ist als der kontinentale Teil.

Wie unterscheiden sich kontinentale und ozeanische Krusten sonst noch?

Darüber hinaus unterscheiden sich die Land- und Meereszonen in ihren Schichten. Verschiedene Quellen liefern unterschiedliche Daten, wir geben eine Option. Diesen Daten zufolge besteht die Kontinentalkruste also aus drei Schichten, darunter eine Basaltschicht, eine Granitschicht und eine Schicht aus Sedimentgesteinen. Die Ebenen der kontinentalen Erdkruste erreichen eine Dicke von 30–50 km, in den Bergen können diese Werte bis zu 70–80 km betragen. Laut derselben Quelle besteht die ozeanische Kruste aus zwei Schichten. Eine Granitkugel fällt heraus und hinterlässt nur das obere Sediment und den unteren Basalt. Die Dicke der Erdkruste im Ozeanbereich beträgt etwa 5 bis 15 Kilometer.

Vereinfachte und gemittelte Daten als Grundlage für das Training

Dies sind die allgemeinsten und vereinfachtesten Beschreibungen, da Wissenschaftler ständig daran arbeiten, die Merkmale der umgebenden Welt zu untersuchen, und neuere Daten zeigen, dass die Erdkruste an verschiedenen Orten eine Struktur aufweist, die viel komplexer ist als das übliche Standarddiagramm der Erde Kruste, die wir in der Schule lernen. An vielen Stellen der Kontinentalkruste gibt es beispielsweise eine weitere Schicht – Diorit.

Interessant ist auch, dass diese Schichten nicht vollkommen glatt sind, wie in schematisch dargestellt Geographische Atlanten oder in anderen Quellen. Jede Schicht kann in eine andere verkeilt oder in einem Schnitt gemischt werden. Grundsätzlich kann es kein ideales Modell des Erddiagramms geben, und zwar aus dem gleichen Grund, aus dem es zu Vulkanausbrüchen kommt: Dort, unter der Erdkruste, ist etwas ständig in Bewegung und hat sehr hohe Temperaturen.

All dies kann man lernen, wenn man sein Leben mit den Wissenschaften der Geologie und Geophysik verbindet. Sie können versuchen, den wissenschaftlichen Fortschritt durch zu verfolgen wissenschaftliche Zeitschriften und Artikel. Aber ohne ein gewisses Maß an Wissen kann das sehr sein schwierige Aufgabe Deshalb gibt es eine bestimmte Grundlage, die in den Schulen ohne jede Erklärung gelehrt wird, weil es nur ein ungefähres Modell ist.

Vermutlich besteht die Erdkruste aus „Stücken“

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts stellten Wissenschaftler die Theorie auf, dass die Erdkruste nicht monolithisch sei. Folglich ist es nach dieser Theorie möglich herauszufinden, aus welchen großen Elementen die Erdkruste besteht. Es wird angenommen, dass die Lithosphäre aus sieben großen und mehreren kleinen Platten besteht, die langsam auf der Magmaoberfläche schweben.

Diese Bewegungen erzeugen katastrophale Phänomene, die an bestimmten Orten auf unserer Erde mit großer Intensität auftreten. Es gibt Bereiche zwischen Lithosphärenplatten, die als „seismische Gürtel“ bezeichnet werden. Es ist in diesen Bereichen höchstes Level Unruhe sozusagen. Ein Erdbeben und alle daraus resultierenden Folgen sind eines der deutlichsten Anzeichen dafür

Der Einfluss von Bewegungen lithosphärischer Platten auf die Reliefbildung

Aus welchen großen Elementen die Erdkruste besteht, welche beweglichen Teile stabiler und welche beweglicher sind, im Laufe der gesamten Schöpfung Erleichterung der Erde beeinflusste seine Ausbildung. Die Struktur der Lithosphäre und die Eigenschaften des seismischen Regimes verteilen die gesamte Lithosphäre in stabile Bereiche und mobile Gürtel. Erstere zeichnen sich durch flache Ebenen ohne große Senken, Hügel und ähnliche Reliefvariationen aus. Sie werden auch Abgrundebenen genannt. Im Prinzip ist dies die Antwort auf die Frage, aus welchen großen Elementen die Erdkruste besteht und welche stabilen Grundkörper entstehen. Die Erdkruste bildet die Grundlage aller Kontinente. Die Grenzen dieser Platten sind anhand der Gebirgsbildungszonen sowie der Intensität von Erdbeben gut erkennbar. Die aktivsten Orte auf unserem Planeten, wo es Erdbebenherde und viele gibt Aktive Vulkane, sind die Standorte Japans, der Inseln Indonesiens, der Aleuten und der südamerikanischen Pazifikküste.

Sind Kontinente größer als wir früher dachten?

Vereinfacht ausgedrückt besteht die Erdkruste aus Teilen der Lithosphäre, die sich mehr oder weniger stark durch Magma bewegen. Und die Grenzen dieser „Stücke“ stimmen nicht immer mit den Grenzen der Kontinente überein. Technisch gesehen fallen sie meist nie zusammen. Darüber hinaus sind wir es gewohnt zu hören, dass die Ozeane etwa 70 % der Oberfläche ausmachen und der kontinentale Anteil nur 30 % beträgt. IN geographisch Das stimmt, aber interessant ist, dass die Kontinente aus geologischer Sicht etwa 40 % ausmachen. Zehn Prozent der kontinentalen Kruste sind von Meer- und Ozeanwasser bedeckt.

Ein charakteristisches Merkmal der Evolution der Erde ist die Differenzierung der Materie, deren Ausdruck der Schalenaufbau unseres Planeten ist. Lithosphäre, Hydrosphäre, Atmosphäre und Biosphäre bilden die Haupthüllen der Erde und unterscheiden sich in chemischer Zusammensetzung, Dicke und Aggregatzustand.

Innere Struktur der Erde

Chemische Zusammensetzung der Erde(Abb. 1) ähnelt der Zusammensetzung anderer Planeten terrestrische Gruppe, wie Venus oder Mars.

Im Allgemeinen überwiegen Elemente wie Eisen, Sauerstoff, Silizium, Magnesium und Nickel. Der Gehalt an leichten Elementen ist gering. Die durchschnittliche Dichte der Erdsubstanz beträgt 5,5 g/cm 3 .

Es gibt nur sehr wenige verlässliche Daten über die innere Struktur der Erde. Schauen wir uns Abb. an. 2. Es zeigt die innere Struktur der Erde. Die Erde besteht aus Kruste, Mantel und Kern.

Reis. 1. Chemische Zusammensetzung der Erde

Reis. 2. Innere Struktur der Erde

Kern

Kern(Abb. 3) befindet sich im Zentrum der Erde, sein Radius beträgt etwa 3,5 Tausend km. Die Temperatur des Kerns erreicht 10.000 K, ist also höher als die Temperatur der äußeren Schichten der Sonne, und seine Dichte beträgt 13 g/cm 3 (vergleiche: Wasser – 1 g/cm 3). Es wird angenommen, dass der Kern aus Eisen- und Nickellegierungen besteht.

Der äußere Erdkern ist dicker als der innere Erdkern (Radius 2200 km) und befindet sich in flüssigem (geschmolzenem) Zustand. Der innere Kern ist einem enormen Druck ausgesetzt. Die Stoffe, aus denen es besteht, liegen in einem festen Zustand vor.

Mantel

Mantel- die Geosphäre der Erde, die den Erdkern umgibt und 83 % des Volumens unseres Planeten ausmacht (siehe Abb. 3). Seine untere Grenze liegt in einer Tiefe von 2900 km. Der Mantel ist in weniger dichte und plastische unterteilt Oberer Teil(800-900 km), aus dem es gebildet wird Magma(aus dem Griechischen übersetzt bedeutet „dicke Salbe“; dies ist die geschmolzene Substanz des Erdinneren – eine Mischung Chemische Komponenten und Elemente, einschließlich Gase, in einem besonderen halbflüssigen Zustand); und das kristalline untere, etwa 2000 km dick.

Reis. 3. Struktur der Erde: Kern, Mantel und Kruste

Erdkruste

Erdkruste - die äußere Hülle der Lithosphäre (siehe Abb. 3). Seine Dichte ist etwa zweimal geringer als die durchschnittliche Dichte der Erde – 3 g/cm 3 .

Trennt die Erdkruste vom Erdmantel Mohorovicic-Grenze(oft als Moho-Grenze bezeichnet), gekennzeichnet durch einen starken Anstieg der seismischen Wellengeschwindigkeiten. Es wurde 1909 von einem kroatischen Wissenschaftler installiert Andrei Mohorovicic (1857- 1936).

Da die im obersten Teil des Erdmantels ablaufenden Prozesse die Bewegungen der Materie in der Erdkruste beeinflussen, werden sie unter zusammengefasst gemeinsamen NamenLithosphäre(Steinschale). Die Dicke der Lithosphäre liegt zwischen 50 und 200 km.

Darunter befindet sich die Lithosphäre Asthenosphäre- weniger hart und weniger viskos, aber mehr Kunststoffschale mit einer Temperatur von 1200 °C. Es kann die Moho-Grenze überschreiten und in die Erdkruste eindringen. Die Asthenosphäre ist die Quelle des Vulkanismus. Es enthält Taschen geschmolzenen Magmas, das in die Erdkruste eindringt oder sich auf die Erdoberfläche ergießt.

Zusammensetzung und Struktur der Erdkruste

Im Vergleich zu Mantel und Kern ist die Erdkruste eine sehr dünne, harte und spröde Schicht. Es besteht aus einer leichteren Substanz, in der etwa 90 natürliche Stoffe enthalten sind chemische Elemente. Diese Elemente sind in der Erdkruste nicht gleichmäßig vertreten. Sieben Elemente – Sauerstoff, Aluminium, Eisen, Kalzium, Natrium, Kalium und Magnesium – machen 98 % der Masse der Erdkruste aus (siehe Abb. 5).

Eigenartige Kombinationen chemischer Elemente bilden verschiedene Gesteine ​​und Mineralien. Die ältesten von ihnen sind mindestens 4,5 Milliarden Jahre alt.

Reis. 4. Struktur der Erdkruste

Reis. 5. Zusammensetzung der Erdkruste

Mineral ist in seiner Zusammensetzung und seinen Eigenschaften ein relativ homogener natürlicher Körper, der sowohl in den Tiefen als auch an der Oberfläche der Lithosphäre entsteht. Beispiele für Mineralien sind Diamant, Quarz, Gips, Talk usw. (Eigenschaften physikalische Eigenschaften(Verschiedene Mineralien finden Sie in Anhang 2.) Die Zusammensetzung der Mineralien der Erde ist in Abb. dargestellt. 6.

Reis. 6. Allgemeine Mineralzusammensetzung der Erde

Felsen bestehen aus Mineralien. Sie können aus einem oder mehreren Mineralien bestehen.

Sedimentgestein - Ton, Kalkstein, Kreide, Sandstein usw. – entstehen durch Sedimentation von Stoffen in aquatische Umgebung und an Land. Sie liegen in Schichten. Geologen nennen sie Seiten der Erdgeschichte, weil sie etwas darüber erfahren können natürliche Bedingungen das existierte in der Antike auf unserem Planeten.

Unter den Sedimentgesteinen werden organogene und anorganogene (klastische und chemogene) unterschieden.

Organisch Durch die Ansammlung von Tier- und Pflanzenresten entstehen Gesteine.

Klastisches Gestein entstehen durch Verwitterung, Zerstörung der Zerstörungsprodukte zuvor gebildeter Gesteine ​​​​durch Wasser, Eis oder Wind (Tabelle 1).

Tabelle 1. Klastische Gesteine ​​in Abhängigkeit von der Größe der Fragmente

Rassenname	Größe der Mistpartikel (Partikel)
	Mehr als 50 cm
	5 mm - 1 cm
	1 mm - 5 mm
Sand und Sandsteine	0,005 mm - 1 mm
	Weniger als 0,005 mm

Chemogen Gesteine ​​entstehen durch die Ausfällung von darin gelösten Stoffen aus dem Wasser von Meeren und Seen.

In der Dicke der Erdkruste entsteht Magma Magmatische Gesteine(Abb. 7), zum Beispiel Granit und Basalt.

Sediment- und magmatische Gesteine ​​unterliegen beim Eintauchen in große Tiefen unter dem Einfluss von Druck und hohen Temperaturen erheblichen Veränderungen und verwandeln sich in Metaphorische Felsen. Beispielsweise wird aus Kalkstein Marmor, aus Quarzsandstein Quarzit.

Die Struktur der Erdkruste ist in drei Schichten unterteilt: Sediment, Granit und Basalt.

Sedimentschicht(siehe Abb. 8) besteht hauptsächlich aus Sedimentgesteinen. Hier überwiegen Ton und Schiefer, außerdem sind Sand-, Karbonat- und Vulkangesteine ​​weit verbreitet. In der Sedimentschicht gibt es Ablagerungen davon Mineral, wie Kohle, Gas, Öl. Alle sind biologischen Ursprungs. Kohle ist beispielsweise ein Produkt der Umwandlung von Pflanzen in der Antike. Die Dicke der Sedimentschicht variiert stark – von völliger Abwesenheit in einigen Landgebieten bis zu 20–25 km in tiefen Senken.

Reis. 7. Klassifizierung von Gesteinen nach Herkunft

Schicht „Granit“. besteht aus metamorphen und magmatischen Gesteinen, die in ihren Eigenschaften Granit ähneln. Am häufigsten sind hier Gneise, Granite, kristalline Schiefer usw. Die Granitschicht kommt nicht überall vor, aber auf Kontinenten, auf denen sie gut ausgeprägt ist, kann ihre maximale Dicke mehrere zehn Kilometer erreichen.

Schicht „Basalt“. gebildet durch Felsen in der Nähe von Basalten. Dabei handelt es sich um metamorphisierte magmatische Gesteine, die dichter sind als die Gesteine ​​der „Granit“-Schicht.

Die Dicke und die vertikale Struktur der Erdkruste sind unterschiedlich. Es gibt verschiedene Arten der Erdkruste (Abb. 8). Nach der einfachsten Klassifizierung wird zwischen ozeanischer und kontinentaler Kruste unterschieden.

Kontinentale und ozeanische Kruste sind unterschiedlich dick. Somit wird die maximale Dicke der Erdkruste unter beobachtet Gebirgssysteme. Es sind etwa 70 km. Unter den Ebenen beträgt die Dicke der Erdkruste 30–40 km, und unter den Ozeanen ist sie mit nur 5–10 km am dünnsten.

Reis. 8. Arten der Erdkruste: 1 - Wasser; 2- Sedimentschicht; 3 – Überlagerung von Sedimentgesteinen und Basalten; 4 - Basalte und kristalline ultrabasische Gesteine; 5 – granitmetamorphe Schicht; 6 – Granulit-Mafic-Schicht; 7 - normaler Mantel; 8 - dekomprimierter Mantel

Der Unterschied zwischen der kontinentalen und ozeanischen Kruste in der Gesteinszusammensetzung zeigt sich darin, dass in der ozeanischen Kruste keine Granitschicht vorhanden ist. Und die Basaltschicht der ozeanischen Kruste ist etwas ganz Besonderes. Hinsichtlich der Gesteinszusammensetzung unterscheidet es sich von einer ähnlichen Schicht kontinentaler Kruste.

Die Grenze zwischen Land und Ozean (Nullmarke) erfasst nicht den Übergang der kontinentalen zur ozeanischen Kruste. Der Ersatz der kontinentalen Kruste durch ozeanische Kruste findet im Ozean in einer Tiefe von etwa 2450 m statt.

Reis. 9. Struktur der kontinentalen und ozeanischen Kruste

Es gibt auch Übergangstypen der Erdkruste – subozeanische und subkontinentale.

Subozeanische Kruste an Kontinentalhängen und Ausläufern gelegen, kann in Rand- und Mittelmeermeeren gefunden werden. Es handelt sich um eine kontinentale Kruste mit einer Dicke von bis zu 15–20 km.

Subkontinentale Kruste liegen zum Beispiel auf vulkanischen Inselbögen.

Basierend auf Materialien seismische Sondierung - die Durchgangsgeschwindigkeit seismischer Wellen – wir erhalten Daten über die Tiefenstruktur der Erdkruste. Ja, Kola ultratiefer Brunnen, das es erstmals ermöglichte, Gesteinsproben aus einer Tiefe von mehr als 12 km zu sehen, brachte viel Unerwartetes. Es wurde angenommen, dass in einer Tiefe von 7 km eine „Basalt“-Schicht beginnen sollte. In Wirklichkeit wurde es nicht entdeckt und in den Gesteinen herrschten Gneise vor.

Temperaturänderung der Erdkruste mit der Tiefe. Die Oberflächenschicht der Erdkruste hat eine durch Sonnenwärme bestimmte Temperatur. Das heliometrische Schicht(von griechisch helio – Sonne), die saisonalen Temperaturschwankungen unterliegt. Seine durchschnittliche Mächtigkeit beträgt etwa 30 m.

Unten ist eine noch dünnere Schicht, charakteristisches Merkmal Dabei handelt es sich um eine konstante Temperatur, die der durchschnittlichen Jahrestemperatur des Beobachtungsortes entspricht. Die Tiefe dieser Schicht nimmt in kontinentalen Klimazonen zu.

Noch tiefer in der Erdkruste befindet sich eine geothermische Schicht, deren Temperatur bestimmt wird innere Hitze Erde und nimmt mit der Tiefe zu.

Der Temperaturanstieg ist hauptsächlich auf den Zerfall radioaktiver Elemente zurückzuführen, aus denen Gesteine ​​bestehen, vor allem Radium und Uran.

Das Ausmaß des Temperaturanstiegs in Gesteinen mit zunehmender Tiefe nennt man geothermischer Gradient. Sie schwankt in einem ziemlich weiten Bereich – von 0,1 bis 0,01 °C/m – und hängt von der Zusammensetzung der Gesteine, den Bedingungen ihres Vorkommens und einer Reihe anderer Faktoren ab. Unter den Ozeanen steigt die Temperatur mit der Tiefe schneller an als auf Kontinenten. Im Durchschnitt wird es pro 100 m Tiefe um 3 °C wärmer.

Der Kehrwert des geothermischen Gradienten wird genannt geothermische Bühne. Sie wird in m/°C gemessen.

Die Wärme der Erdkruste ist eine wichtige Energiequelle.

Der Teil der Erdkruste, der sich in für geologische Studien zugängliche Tiefen erstreckt, bildet sich Eingeweide der Erde. Das Erdinnere bedarf eines besonderen Schutzes und einer sinnvollen Nutzung.

In den 80er Jahren des letzten Jahrhunderts machte sich der amerikanische Wissenschaftler Clark daran, die durchschnittliche chemische Zusammensetzung der Erdkruste zu bestimmen. Dazu sammelte er alle zu seiner Zeit bekannten chemischen Analysen von Gesteinen und leitete daraus einen Mittelwert ab. Natürlich wusste Clark, dass verschiedene Gesteine, lose und weiche wie Sand oder Ton, und harte wie Granit oder Basalt, sehr ungleichmäßig auf der Erdoberfläche verteilt sind: Einige Gesteine ​​​​machen große Flächen aus Erdoberfläche, andere sind selten und nur in Form kleiner Flecken. Beispielsweise sind mehr als die Hälfte der Fläche Kanadas, fast ganz Schwedens und ganz Finnlands mit durchgehenden Granitaufschlüssen auf der Erdoberfläche bedeckt. Riesige Gebiete in Afrika bestehen aus Graniten und ähnlichen Gesteinen. Südamerika, Indien, Australien und anderen Orten. Gleichzeitig gibt es solche Gesteine ​​(z. B. alkalische Gesteine, die Folgendes enthalten). erhöhte Mengen Kalium oder Natrium), die auf der Erdoberfläche nur in Form einzelner kleiner Flecken vorkommen, deren Gesamtfläche für alle Kontinente mehrere hunderttausend Quadratkilometer nicht überschreitet.

Aber Clark ging bei seinen Berechnungen von der Annahme aus, dass je häufiger ein bestimmtes Gestein auf der Erdoberfläche gefunden wird, desto mehr Proben davon einer chemischen Analyse unterzogen wurden und dass daher die relative Anzahl chemischer Analysen für jedes Gestein ziemlich gut widerspiegelt die relative Häufigkeit von Gesteinen an der Oberfläche.

In der Folge wiesen viele Wissenschaftler darauf hin, dass diese kühne Annahme von Clark nicht als richtig angesehen werden könne: Einige der seltensten Gesteine ​​seien überproportional oft Gegenstand chemischer Forschung, gerade weil sie aufgrund ihrer Seltenheit und Ungewöhnlichkeit die Aufmerksamkeit der Geologen stärker auf sich zogen. Wie spätere Studien zeigten, erwiesen sich die von Clark im Durchschnitt von 6.000 Analysen gewonnenen Daten für die häufigsten chemischen Elemente als nahezu wahrheitsgetreu. Die von ihm ermittelten Werte für weniger verbreitete Elemente wurden später deutlich verändert. Um die Verdienste von Clark zu würdigen, der uns als Erster die allgemeine chemische Zusammensetzung der Erdoberfläche zumindest annähernd bekannt machte, einigten sich Wissenschaftler darauf, den Prozentsatz eines Elements in der Erdkruste als „Clark“ dieses Elements zu bezeichnen. Clarks Tabelle wurde 1889 veröffentlicht.

Der finnische Geologe Cederholm versuchte, die durchschnittliche chemische Zusammensetzung der Erdkruste zu berechnen und berücksichtigte dabei die relative Größe der von jedem Gestein eingenommenen Fläche. Er konnte dies nicht für den gesamten Globus tun und beschränkte seine Berechnungen nur auf das Gebiet Finnlands. Die Diskrepanz zu Clarks Daten erwies sich als recht groß. Beispielsweise betrug der durchschnittliche Kieselsäuregehalt (SiO 2) von Söderholm in Gesteinen in Finnland 67,70 %, während Clarkes durchschnittlicher Kieselsäuregehalt in Gesteinen auf der ganzen Welt 60,58 % betrug. Im Gegenteil, der Gehalt an Aluminiumoxid (Al 2 O 3), Eisensesquioxid (Fe 2 O 3), Calciumoxiden (CaO), Magnesium (MgO), Natrium (Na 2 O) war deutlich geringer als von Clark angenommen .

Seitdem beschäftigen sich viele prominente Wissenschaftler mit der Klärung von Daten zur chemischen Zusammensetzung der Erdkruste: im Ausland – Washington, Vokht, I. und V. Noddaki, Goldschmidt, Geveshi usw., in unserem Land – V.I. Vernadsky, A.E. Fersman , V.G. Khlopin, A.P. Vinogradov und andere. Es wurden besonders genaue Tabellen der Clarks aller Elemente zusammengestellt Sowjetischer Akademiker A. E. Fersman.

Die Tabelle zeigt den Gehalt (in Gewichtsprozent) der in der Erdkruste am häufigsten vorkommenden Elemente. Es gibt hier nur 12 davon; Die restlichen 80 Elemente machen einen unbedeutenden Bruchteil des Gewichts der Erdkruste aus.

Durchschnittliche Zusammensetzung der Erdkruste (nach A. E. Fersman)

Gewichtsprozent

Wenn wir tatsächlich die Clarke-Werte aller Elemente heranziehen würden, würde uns als Erstes die Ungleichmäßigkeit ihrer Verteilung ins Auge fallen. Der Anteil an Sauerstoff, dem häufigsten Element, beträgt 49,13 % (nach Gewicht) und Protactinium beträgt nur 7∙10 -11 %. Die häufigsten Elemente haben Clarke-Werte, die milliardenfach höher sind als die der seltensten Elemente. Diese ungleichmäßige Verteilung chemischer Elemente kann auf andere Weise veranschaulicht werden. Wenn wir die Elemente in absteigender Reihenfolge nach ihrem Gewicht anordnen, sehen wir, dass die ersten drei Elemente (Sauerstoff, Silizium und Aluminium) 82,58 % des Gewichts ausmachen, die ersten neun Elemente 98,13 % und die ersten zwölf 99,29 %. Das Gleiche lässt sich grafisch ausdrücken.

Wir sehen also, dass die Erdkruste gewichtsmäßig fast zur Hälfte aus Sauerstoff, etwa einem Viertel aus Silizium, einem Dreizehntel aus Aluminium, einem Vierundzwanzigstel aus Eisen usw. besteht. Unter Berücksichtigung der großen Größe der Sauerstoffatome können wir sagen, dass die Erdkruste, wie Ziegel ist aus Sauerstoffatomen aufgebaut und nur in den Zwischenräumen zwischen ihnen befinden sich, als ob sie zementiert würden, andere Elemente.

Basierend auf dem durchschnittlichen Gehalt an Elementen ist es nicht schwierig, ihre absoluten Massen zu berechnen, die in einem bestimmten Volumen enthalten sind, dessen Zusammensetzung der durchschnittlichen Zusammensetzung der Erdkruste entspricht. Somit kann festgestellt werden, dass 1 km 3 Gestein im Durchschnitt Folgendes enthält: Eisen 130 ∙ 10 6 Tonnen, Aluminium 230 ∙ 10 6 Tonnen, Kupfer 260.000 Tonnen, Zinn 100.000 Tonnen usw.

Die Elemente, aus denen die Erdkruste besteht, kommen in verschiedenen Kombinationen miteinander vor. Diese durch natürliche Prozesse entstehenden Verbindungen werden genannt Mineralien. Insgesamt sind mehrere tausend Mineralien bekannt, von denen jedoch nur wenige Dutzend am weitesten verbreitet sind. Auch hier sehen wir das gleiche Missverhältnis in der Verteilung verschiedener Mineralien wie in der Verteilung einzelner Elemente.

Das Vorherrschen von Sauerstoff, Silizium und Aluminium in der Erdkruste bestimmt, dass die meisten Mineralien zu dieser Kategorie gehören Silikate Und Alumosilikate, d. h. es handelt sich um ein Salz der Kiesel- und Aluminiumkieselsäure. Darüber hinaus kommen unter den Mineralien häufig Sulfide, Sulfate und Oxide vor.

Ein Beispiel für Alumokieselsäure (die nicht in freier Form vorliegt) ist die Verbindung H 2 Al 2 Si 2 O 8 oder (wenn in Form einer Kombination von Oxiden geschrieben) H 2 O ∙ Al 2 O 3 ∙ 2SiO 2 . Unter den Kieselsäuren gibt es: Orthokieselsäure H 4 SiO 4 oder 2H 2 O ∙ SiO 2 und Metakieselsäure H 2 SiO 3 oder H 2 O ∙ SiO 2.

Durch den Ersatz des Wasserstoffs der Alumokieselsäure durch Kalium, Natrium oder Calcium werden Mineralien genannt Feldspäte. Ein Beispiel für Feldspat ist das Mineral Orthoklas mit der Zusammensetzung K 2 O ∙ Al 2 O 3 ∙ 6SiO 2.

Wasserhaltige Alumosilikate bilden verschiedene Glimmer, sowohl hell (enthält Kalium oder Natrium) als auch dunkel (mit Magnesium und Eisen). Leichter Glimmer oder Muskovit hat beispielsweise die Zusammensetzung: K 2 O ∙ 3Al 2 O 3 ∙ 6SiO 2 ∙ 2H 2 O.

Beim Ersetzen des Wasserstoffs von Kieselsäuren durch Magnesium, Eisen und Kalzium erhält man dunkel gefärbte Mineralien - Olivinen, Pyroxene Und Amphibole.

Statistiken zeigen, dass Feldspäte (55,0 %) die häufigsten Mineralien in der Erdkruste sind. Meta- und Orthosilikate machen 15 % und Quarz (SiO 2) – 12 % aus. Unter anderen Mineralien sind Glimmer (3 %) und Magnetit (Fe 3 O 4) zusammen mit Hämatit (Fe 2 O 3) (3 %) relativ häufig. Es gibt deutlich weniger andere Mineralien in der Erdkruste. Die meisten Mineralien haben eine kristalline Zusammensetzung.

Mineralien in der Erdkruste sind nicht zufällig verteilt. Sie sind in einige natürliche Assoziationen gruppiert und bilden die sogenannten Felsen. Bei dem Gestein handelt es sich zum Beispiel um Granit, der sich durch eine bestimmte Kombination von Mineralien auszeichnet, unter denen Feldspat, Quarz und Glimmer vorherrschen. Es gibt Gesteine, die fast oder vollständig aus einem Mineral bestehen. Dies ist zum Beispiel Quarzit, der fast ausschließlich aus Quarz besteht, oder Marmor, der fast ausschließlich aus Calcit besteht. Häufiger sind jedoch mehrere Mineralien am Gestein beteiligt, die in einem bestimmten Mengenverhältnis mehr oder weniger gleichmäßig darin verteilt sind.

Die Gesteine, aus denen die Erdkruste besteht, werden je nach Herkunft in Gruppen eingeteilt. Der größte Teil der Erdkruste besteht aus Gesteine ​​magmatischen Ursprungs, entstanden durch Eindringen in die Erdkruste aus der Tiefe oder Ausgießen an die Oberfläche und Erstarren geschmolzener Gesteinsmassen. Zu dieser Gruppe gehören viele Gesteine: Granit, Basalt, Andesit, Diorit usw.

Mehrere Prozent der Erdkruste sind gefaltet Sedimentgestein, entsteht durch Ablagerung und Ansammlung von mineralischem Material auf der Erdoberfläche, hauptsächlich am Boden von Meeresbecken, aber auch am Grund von Seen, Flussbächen, in Sümpfen und einfach auf der Landoberfläche.

Schließlich weit verbreitet in der Erdkruste Metaphorische Felsen, die das Ergebnis chemischer und physikalischer Veränderungen in Sedimentgesteinen unter dem Einfluss hoher Temperatur und hohem Druck sind. Sedimentgesteine ​​unterliegen solchen Veränderungen, wenn sie beim Absinken der Erdkruste in große Tiefen absinken und sich, begraben unter schweren Schichten späterer Gesteine, in einer Zone hoher Temperaturen und hohem Druck befinden. Darüber hinaus entstehen metamorphe Gesteine ​​an Orten, an denen geschmolzenes Magma in Sedimentgesteine ​​eindringt und diese mit seiner Temperatur und auch chemisch beeinflusst.

Die Zugehörigkeit eines Gesteins zu der einen oder anderen genetischen Gruppe prägt seine mineralogische Zusammensetzung und innere Zusammensetzung.

Gesteine ​​magmatischen Ursprungs werden wiederum in intrusive oder intrusive und extrusive oder effusive Gesteine ​​unterteilt. Intrudiertes Gestein entsteht durch die Erstarrung von geschmolzenem Material mineralische Materie in einer gewissen Tiefe unter der Erdoberfläche. Wir können sie erst sehen, wenn die darüber liegenden Felsen durch Erosion zerstört werden und die Masse des eingedrungenen Gesteins (die sogenannte Intrusion) an der Oberfläche freigelegt wird. Intrudierte Gesteine ​​zeichnen sich in der Regel durch eine dichte grobkristalline Zusammensetzung aus, und die Kristallgrößen verschiedener Mineralien liegen in der Regel nahe beieinander: von 0,2 bis 1 cm. Ein typisches Gestein dieser Gruppe ist Granit – im Allgemeinen das häufigste Gestein zwischen eingedrungenen Felsen.

Die ausgebrochenen Gesteine, unter denen Basalt am häufigsten vorkommt, zeichnen sich entweder durch eine glasige, amorphe Zusammensetzung oder eine feinkristalline Zusammensetzung aus, die durch die Dekristallisation von vulkanischem Glas im Laufe der Zeit entsteht. Die schnelle Erstarrung nach dem Ausbruch an der Oberfläche verhindert die Bildung großer Kristalle in den ausgebrochenen Gesteinen.

Je nach ihrer Zusammensetzung werden intrudierte und ausgebrochene magmatische Gesteine ​​in saure, mittlere, basische und ultrabasische Gesteine ​​unterteilt, abhängig von ihrem Kieselsäuregehalt.

In sauren Gesteinen gibt es mehr als 65 % Kieselsäure, in mittleren Gesteinen 52 bis 65 %, in basischen Gesteinen 40 bis 52 % und in ultrabasischen Gesteinen weniger als 40 %. Es ist interessant, dass unter den intrudierten Gesteinen das saure Gestein, der Granit, deutlich vorherrscht, während unter den ausgegossenen Gesteinen das Hauptgestein, der Basalt, vorherrscht. Mittelgroße Rassen sind relativ selten. Normalerweise werden auch alkalische Gesteine ​​isoliert, die mit Kalium und Natrium angereichert sind.

Sedimentgesteine ​​werden üblicherweise in drei genetische Gruppen eingeteilt: klastisch, organogen und chemisch. Die ersten davon sind Produkte der mechanischen Zerstörung anderer Gesteine, der Bewegung und Wiederablagerung ihrer Fragmente. Manchmal (z. B. bei Brekzien und Kieselsteinen) haben wir es mit der Ansammlung großer Fragmente zu tun, die eckig bleiben oder einer Rundung unterzogen wurden. In anderen Fällen besteht klastisches Gestein aus kleinen Mineralfragmenten, wie zum Beispiel Sandstein. Schließlich erweisen sich die Mineralfragmente oft als extrem dünne Masse, die nach erneuter Ablagerung durch Wasser Ton bildet. Die mineralogische Zusammensetzung klastischer Gesteine ​​hängt von der Zusammensetzung des Ausgangsgesteins sowie von der Festigkeit einzelner Mineralien und ihrer Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb und Auflösung beim Transport ab. Da Quarz das härteste und am häufigsten vorkommende Mineral ist, besteht ein erheblicher Teil klastischer Gesteine ​​aus großen oder kleinen Quarzfragmenten.

Organogene Sedimentgesteine ​​entstehen durch die Ansammlung von Überresten von Organismen. Hauptrolle Gleichzeitig spielen die Skelette von Organismen eine Rolle. Bei Meeresorganismen sind sie überwiegend kalkhaltig; Dies sind Muscheln, Segmente, Muscheln, Nadeln usw. Kalksteine ​​entstehen aus der Ansammlung von Kalkskeletten von Organismen. Die Überreste einiger Organismen haben eine unterschiedliche Zusammensetzung: kieselsäurehaltig, phosphathaltig, eisenhaltig usw. Dementsprechend haben organogene Gesteine ​​​​unterschiedliche Zusammensetzungen; neben Kalksteinen werden auch kieselsäurehaltige Kieselguren und Opoka, Phosphorite usw. gefunden.

Zu den organogenen Sedimentgesteinen gehören auch Kohle, Ölschiefer und Öl, die Produkte der Umwandlung von Überresten pflanzlicher und tierischer weicher Materie in der Erde sind.

Chemische Gesteine ​​sind bei ihrer Entstehung vor allem mit der chemischen Ausfällung von Salzen verbunden wässrige Lösungen. Aus gesättigte Lösungen, kommt in einigen Seen und Meereslagunen vor, fallen Salz, Gips-, Calcit-, Sulfat- und Chlorsalze von Magnesium, Calcium, Kalium sowie verschiedene Salze komplexer Zusammensetzung.

Metamorphe Gesteine ​​entstehen, wenn Sedimentgesteine ​​in der Erdkruste mit geschmolzenem Magma in Kontakt kommen. Sie entstehen auch in tiefen Zonen der Erdkruste, wo überall hohe Temperaturen herrschen. Das Phänomen der Metamorphose wird durch das gleichzeitige Zerkleinern von Gestein oder dessen Rissbildung unter dem Einfluss des in der Erdkruste wirkenden Drucks begünstigt. Metamorphe Gesteine ​​weisen je nach Metamorphosegrad eine Zusammensetzung auf, die zwischen Sedimentgesteinen und magmatischen Gesteinen liegt. Wenn Sedimentgestein stark erhitzt und unter Druck gesetzt wird, kommt es zunächst zu einer Rekristallisation des Gesteins. Amorphe Bestandteile gehen in über. kristalliner Zustand, kleine Kristalle vereinigen sich und werden größer. Ein typisches Beispiel ist die Umwandlung von Kalkstein in Marmor, ein dichtes, grobkristallines Calcitgestein.

Bei der Rekristallisation kommt es zu einer Neuordnung einiger Ionen und zur Bildung neuer Verbindungen, die zuvor im Sedimentgestein nicht vorhanden waren. Beispielsweise entsteht bei der Metamorphose von Kalkstein mit einer Beimischung von Quarz (meist in Form von Sandkörnern oder in Form von Siliziumeinschlüssen) häufig das Mineral Wollastonit – Calciumsilikat (CaSiO 3).

Aus Magma, das auf Sedimentgestein einwirkt, werden Gase und Flüssigkeiten freigesetzt, die beim Eindringen in das umliegende Gestein verschiedene Ursachen haben können Chemische Veränderungen. Unter diesen Bedingungen kann Sedimentgestein beispielsweise eine Verkieselung erfahren, also mit Quarz gesättigt werden, wenn Gase oder Lösungen Kieselsäure mitbringen.

Der Druck, der in der Erdkruste unter dem Einfluss tektonischer Kräfte entsteht (siehe unten), zertrümmert Gesteine. Dadurch erhalten Gesteine ​​oft eine schieferartige Struktur – sie sind in dünne parallele Platten oder Kacheln unterteilt. Dieser Prozess geht meist mit der Bildung neuer Flachminerale (Glimmer, Chlorit etc.) einher. Auf diese Weise entstehen verschiedene metamorphe Schiefer.

Ein paar Worte sollten über Erzmineralien gesagt werden. Als solche bezeichnet man Mineralien, deren Gehalt an bestimmten Metallen für ihre praktische Isolierung ausreicht. Eisenerz- Dies sind Mineralien mit einem ziemlich hohen Eisengehalt, Molybdänerz - Mineralien mit einem ziemlich hohen Molybdängehalt usw. Der Metallanteil, der erforderlich ist, damit ein bestimmtes Mineral als Erz betrachtet wird, ist für verschiedene Metalle sowie für verschiedene sehr unterschiedlich Bedingungen ihres Vorkommens in der Erdrinde In einigen Fällen erfolgt der Bergbau, bei dem der Gehalt des gewünschten Metalls im Erz in kleinen Bruchteilen eines Prozents gemessen wird; in anderen Fällen sind mehrere zehn Prozent des Metallgehalts erforderlich, damit das Erz die Aufmerksamkeit von Geologen auf sich zieht. Auch die Anforderungen an die Qualität des Erzes ändern sich mit der Verbesserung der Technologie zu seiner Gewinnung und Anreicherung.

Erzmineralien unterscheiden sich in ihrer chemischen Zusammensetzung stark: Viele von ihnen gehören zur Gruppe der Sulfate (z. B. Realgar HgS – Quecksilbererz), andere sind Oxide (z. B. Hämatit Fe 2 O 3 – Eisenerz), Silikate, Carbonate oder eine komplexe Zusammensetzung haben.

Außerdem chemische Zusammensetzung Bei Erzmineralien ist die Konzentration äußerst wichtig große Zahl sie in dem einen oder anderen Gesteinsvolumen. Wenn einzelne Erzmineralien in einem großen Gesteinsvolumen weit voneinander entfernt verstreut sind, ist die Gewinnung solcher Mineralien äußerst unrentabel oder schlicht unmöglich. Eine andere Sache ist es, wenn sie dicht beieinander liegen, in einer dichten Masse, und es relativ einfach ist, sie durch den Bau von Minen und Stollen in großen Mengen abzubauen. Ansammlungen von Erzmineralien, deren Abbau rentabel ist, werden Erzlagerstätten genannt.

In der Erdkruste entstehen auf unterschiedliche Weise Ansammlungen von Erzmineralien (Erzlagerstätten). Viele von ihnen entstehen, wenn magmatisches Gestein und begleitende heiße wässrige Lösungen aus der Tiefe aufsteigen, andere sind in Sedimentgesteinen konzentriert und wieder andere sind in metamorphen Gesteinen zu finden. In Zukunft werden wir bei der Betrachtung der Prozesse, die sich in der Erdkruste entwickeln, kurz auf die Bedingungen für die Bildung von Erzen und anderen Mineralien eingehen.

Städtische Bildungseinrichtung „Sekundarschule S. Novopushkinskoe“

Szenario für eine Geographiestunde zum Thema:

„Woraus besteht die Erdkruste?“

Vorbereitet und durchgeführt:

Geographielehrer

ICHqualifizierend

2017

Unterrichtsthema: Woraus besteht die Erdkruste?

Ziel: Den Schülern ein Verständnis für die Vielfalt von Gesteinen und Mineralien vermitteln.

Aufgaben:

1. Sich weiterhin Vorstellungen über die Struktur der Erdkruste zu machen,

2. Sicherstellen, dass die Schüler Kenntnisse über die Begriffe „Mineralien“, „Gesteine“, die häufigsten Gesteine ​​und Mineralien erwerben Region Saratow, Eigenschaften von Gesteinen und Mineralien.

3. Schaffen Sie Bedingungen für die Sprachentwicklung, Fähigkeiten zur Gruppenarbeit, ziehen Sie eine Analogie zwischen Objekten und den sie bezeichnenden Symbolen

4. Fördern Sie Kameradschaft und Verständnis in der Gruppenarbeit.

Unterrichtsart : Neues Material lernen

Ausrüstung: Sammlungen von Gesteinen und Mineralien, Physikalische Karte Hemisphären, Multimedia-Präsentation,Geographie.Grundkurs: 5. Klasse: Lehrbuch für Studierende allgemeinbildender Organisationen/A.A. Letyagin; herausgegeben von V.P. Dronov. – M.: Ventana – Graf, 2016.

Während des Unterrichts:

ICH .Zeit organisieren (Begrüßung der Schüler, Überprüfung der Unterrichtsbereitschaft, Ausfüllen eines Wettertagebuchs, eines Phänologentisches).

II .Wiederholung.

Die Studierenden absolvieren einen schriftlichen Test im „Tagebuch eines Geographen-Pfadfinders“ (Zeichnung eines Diagramms eines Vulkans).

Quiz:

1. Das größte Massiv der Erdkruste (Kontinent).

2. Wie heißt unser Planet? (Erde)

3.Was passiert am Himmel nach Regen? (Regenbogen)

4. Auf welcher obersten Bodenschicht wachsen Pflanzen? (die Erde)

5. Wie heißt die Leitung, die nicht erreichbar ist? (Horizont)

6. Fähigkeit, die Seiten des Horizonts zu finden? (orientieren Sie sich)

7. Er kennt keine Trauer, weint aber bitterlich. (Wolke)

III . Ziele setzen.

Wie heißt die Lithosphäre?

Aus welchen Teilen besteht es?

Wie ist die Struktur der Erdkruste und des Erdmantels?

Auf dem Bildschirm in der Präsentation zeigt der Lehrer Mineralien und Gesteine.

Leute, was seht ihr auf dem Bildschirm (Antworten der Kinder)

Beim Studium des Kurses „Die Welt um dich herum“ hast du das alles gelernt natürliche Objekte bestehen aus Stoffen. Nennen Sie Beispiele für Stoffe (Antworten der Kinder)

IV .Primäre Entwicklung

- Heute werden wir im Unterricht die Vielfalt der Gesteine ​​und Mineralien erkunden und etwas über die Bodenschätze unserer Region erfahren.

Finden Sie auf Seite 41 des Lehrbuchs, welche Gesteinsarten es entsprechend den Bildungsbedingungen gibt (Antworten der Kinder)

Basierend auf ihrer Herkunft können Gesteine ​​und Mineralien in magmatische, sedimentäre und metamorphe Gesteine ​​unterteilt werden. (auf der Folie in der Präsentation)

1.Selbstständiges Arbeiten in Gruppen

1 Gruppe. Seite 41-42 des Lehrbuchs

Durch die Erstarrung von Magma an der Oberfläche und in der Tiefe der Erde entstanden magmatische Gesteine.

Tief

Ausgekippt

Gruppe 2 S. 42-43 des Lehrbuchs

Sedimentgesteine ​​entstehen auf der Erdoberfläche durch die Ablagerung von Gesteinsfragmenten im Wasser und an Land.

Sedimentäres klastisches Gestein

Sedimentärer chemischer Ursprung

Bio sedimentären Ursprungs(Sandsteine, Kalksteine).

Gruppe 3, Seite 43 des Lehrbuchs

Metamorphe Gesteine ​​sind alle Gesteine, die unter dem Einfluss hoher Temperaturen und hohen Drucks erhebliche Veränderungen erfahren haben.

Kalkstein - Marmor,

Sandstein – Quarzit,

Granit – Gneis

2. Workshop in Kleingruppen anhand der Gesteins- und Mineraliensammlung „Eigenschaften von Gesteinen und Mineralien“.

3. Gesteine ​​und Mineralien der Region Saratow (in der Präsentation)

Öl, Gas, Ton, Sand, Sandstein, Phosphorite, Torf, Ölschiefer, Speise- und Kalisalz, Gold. Kalkstein, Kreide

4. Sichern Sie das Material :

Welche Gesteine ​​und Mineralien der Region Saratow kennen Sie?

Woraus besteht die Erdkruste?

In welche Gruppen werden Gesteine ​​und Mineralien nach Herkunft eingeteilt?

In welche Gruppen werden magmatische Gesteine ​​eingeteilt?

In welche Gruppen werden Sedimentgesteine ​​eingeteilt?

Wie entstehen metamorphe Gesteine?

V .Zusammenfassung der Lektion, Benotung.

VI . Betrachtung Sie heben einen Smiley mit einem anderen Gesichtsausdruck, der deutlich macht, ob Ihnen die Lektion gefallen hat oder nicht.

VII .Hausaufgaben: Absatz 8, erstelle ein Kreuzworträtsel „Felsen“

(nicht mehr als 15 Wörter), Seite 45, Rückseite 6, Video-Geografie, Projekt „Felsformation“

Anwendung

Workshop in Kleingruppen anhand einer Sammlung von Gesteinen und Mineralien. „Eigenschaften von Gesteinen und Mineralien“

Herkunft

Farbe

scheinen

Transparenz

Härte

Studieren Interne Struktur Planeten, einschließlich unserer Erde, ist eine äußerst schwierige Aufgabe. Wir können die Erdkruste nicht physisch bis in den Kern des Planeten „durchbohren“, daher haben wir alle Erkenntnisse darüber gewonnen dieser Moment- Dies ist Wissen, das „durch Berührung“ und im wahrsten Sinne des Wortes erlangt wird.

Wie seismische Exploration funktioniert am Beispiel der Ölfeldexploration. Wir „rufen“ die Erde und „lauschen“, was uns das reflektierte Signal bringen wird

Tatsache ist, dass der einfachste und zuverlässigste Weg, herauszufinden, was sich unter der Oberfläche des Planeten befindet und Teil seiner Kruste ist, darin besteht, die Ausbreitungsgeschwindigkeit zu untersuchen Seismische Wellen in den Tiefen des Planeten.

Es ist bekannt, dass die Geschwindigkeit longitudinaler seismischer Wellen in dichteren Medien zunimmt und im Gegenteil in lockeren Böden abnimmt. Dementsprechend sind die Parameter bekannt verschiedene Typen Durch das „Abhören“ der empfangenen Antwort können Sie nach der Berechnung von Druckdaten usw. verstehen, durch welche Schichten der Erdkruste das seismische Signal gegangen ist und wie tief sie unter der Oberfläche liegen.

Untersuchung der Struktur der Erdkruste mithilfe seismischer Wellen

Seismische Vibrationen können durch zwei Arten von Quellen verursacht werden: natürlich Und künstlich. Natürliche Schwingungsquellen sind Erdbeben, deren Wellen tragen notwendige Informationenüber die Dichte der Gesteine, durch die sie dringen.

Das Arsenal an künstlichen Schwingungsquellen ist umfangreicher, aber vor allem werden künstliche Schwingungen durch eine gewöhnliche Explosion verursacht, aber es gibt auch „subtilere“ Arbeitsweisen – Generatoren gerichteter Impulse, seismische Vibratoren usw.

Durchführung von Sprengarbeiten und Untersuchung seismischer Wellengeschwindigkeiten seismische Untersuchung- einer der wichtigsten Zweige der modernen Geophysik.

Was hat die Untersuchung seismischer Wellen im Erdinneren ergeben? Eine Analyse ihrer Verteilung ergab mehrere Sprünge in der Geschwindigkeitsänderung beim Durchgang durch das Innere des Planeten.

Erdkruste

Der erste Sprung, bei dem die Geschwindigkeit laut Geologen von 6,7 auf 8,1 km/s ansteigt, ist aufgezeichnet Basis der Erdkruste. Diese Oberfläche befindet sich an verschiedenen Orten auf dem Planeten auf unterschiedlichen Höhen, von 5 bis 75 km. Als Erdmantel wird die Grenze zwischen der Erdkruste und der darunter liegenden Hülle bezeichnet „Mohorovicic-Oberflächen“, benannt nach dem jugoslawischen Wissenschaftler A. Mohorovicic, der es als Erster etablierte.

Mantel

Mantel liegt in Tiefen von bis zu 2.900 km und ist in zwei Teile geteilt: einen oberen und einen unteren. Die Grenze zwischen oberem und unterem Erdmantel wird auch durch einen Sprung in der Ausbreitungsgeschwindigkeit longitudinaler seismischer Wellen (11,5 km/s) erfasst und liegt in Tiefen von 400 bis 900 km.

Der obere Mantel hat Komplexe Struktur. In seinem oberen Teil befindet sich in Tiefen von 100–200 km eine Schicht, in der transversale seismische Wellen um 0,2–0,3 km/s abgeschwächt werden und sich die Geschwindigkeiten der longitudinalen Wellen im Wesentlichen nicht ändern. Diese Ebene wird benannt Wellenleiter. Seine Mächtigkeit beträgt normalerweise 200–300 km.

Der Teil des oberen Mantels und der Erdkruste, der über dem Wellenleiter liegt, wird genannt Lithosphäre und die Schicht der reduzierten Geschwindigkeiten selbst - Asthenosphäre.

Somit ist die Lithosphäre eine starre, feste Hülle, unter der sich eine plastische Asthenosphäre befindet. Es wird angenommen, dass Prozesse in der Asthenosphäre ablaufen Bewegung verursachen Lithosphäre.

Die innere Struktur unseres Planeten

Der Kern der Erde

An der Basis des Erdmantels kommt es zu einem starken Rückgang der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Longitudinalwellen von 13,9 auf 7,6 km/s. Auf dieser Ebene liegt die Grenze zwischen Mantel und Der Kern der Erde, tiefer, als die transversalen seismischen Wellen sich nicht mehr ausbreiten.

Der Radius des Kerns beträgt 3500 km, sein Volumen beträgt 16 % des Planetenvolumens und seine Masse beträgt 31 % der Erdmasse.

Viele Wissenschaftler glauben, dass sich der Kern in einem geschmolzenen Zustand befindet. Sein äußerer Teil zeichnet sich durch stark verringerte Werte der Geschwindigkeiten der Longitudinalwellen aus; im inneren Teil (mit einem Radius von 1200 km) steigen die Geschwindigkeiten der seismischen Wellen wieder auf 11 km/s an. Die Dichte des Kerngesteins beträgt 11 g/cm 3 und wird durch das Vorhandensein schwerer Elemente bestimmt. Also schweres Element vielleicht Eisen. Am wahrscheinlichsten ist Eisen Bestandteil Kerne, da ein Kern aus reinem Eisen oder einer Eisen-Nickel-Zusammensetzung eine Dichte haben sollte, die 8-15 % höher ist als die vorhandene Kerndichte. Daher scheinen Sauerstoff, Schwefel, Kohlenstoff und Wasserstoff im Kern an das Eisen gebunden zu sein.

Geochemische Methode zur Untersuchung der Struktur von Planeten

Es gibt eine andere Möglichkeit, die Tiefenstruktur von Planeten zu untersuchen – geochemische Methode. Die Identifizierung verschiedener Hüllen der Erde und anderer terrestrischer Planeten anhand physikalischer Parameter findet eine recht klare geochemische Bestätigung auf der Grundlage der Theorie der heterogenen Akkretion, nach der die Zusammensetzung der Planetenkerne und ihrer Außenhüllen größtenteils zunächst unterschiedlich und hängt vom frühesten Entwicklungsstadium ab.

Als Ergebnis dieses Prozesses konzentrierten sich die schwersten im Kern ( Eisen-Nickel) Komponenten und in den Außenschalen - leichteres Silikat ( chondritisch), im oberen Erdmantel mit flüchtigen Stoffen und Wasser angereichert.

Das wichtigste Merkmal der terrestrischen Planeten (Erde) ist, dass ihre äußere Hülle, die sogenannte bellen, besteht aus zwei Arten von Stoffen: „ Festland" - Feldspat und " ozeanisch" - Basalt.

Kontinentale Erdkruste

Die kontinentale (kontinentale) Erdkruste besteht aus Graniten oder ihnen in ihrer Zusammensetzung ähnlichen Gesteinen, also Gesteinen mit einer großen Menge an Feldspäten. Die Bildung der „Granit“-Schicht der Erde ist auf die Umwandlung älterer Sedimente im Granitisierungsprozess zurückzuführen.

Die Granitschicht sollte als berücksichtigt werden Spezifisch die Hülle der Erdkruste – der einzige Planet, auf dem die Prozesse der Materiedifferenzierung unter Beteiligung von Wasser und mit einer Hydrosphäre, einer Sauerstoffatmosphäre und einer Biosphäre weit verbreitet sind. Auf dem Mond und wahrscheinlich auch auf den terrestrischen Planeten besteht die Kontinentalkruste aus Gabbro-Anorthositen – Gesteinen, die aus einer großen Menge Feldspat bestehen, allerdings eine etwas andere Zusammensetzung als die Granite.

Die ältesten (4,0–4,5 Milliarden Jahre) Oberflächen der Planeten bestehen aus diesen Gesteinen.

Ozeanische (Basalt-)Kruste der Erde

Ozeanische (basaltische) Kruste Die Erde entstand durch Dehnung und ist mit Zonen tiefer Verwerfungen verbunden, die zum Eindringen der Basaltzentren des oberen Erdmantels führten. Basaltischer Vulkanismus überlagert die zuvor gebildete kontinentale Kruste und ist eine relativ junge geologische Formation.

Die Erscheinungsformen des Basaltvulkanismus sind auf allen erdähnlichen Planeten offenbar ähnlich. Die weit verbreitete Entwicklung von Basaltmeeren auf Mond, Mars und Merkur ist offensichtlich mit der Dehnung und der Bildung von Durchlässigkeitszonen als Ergebnis dieses Prozesses verbunden, entlang derer basaltische Schmelzen des Erdmantels an die Oberfläche strömten. Dieser Manifestationsmechanismus des Basaltvulkanismus ist für alle terrestrischen Planeten mehr oder weniger ähnlich.

Der Erdtrabant, der Mond, hat ebenfalls eine Schalenstruktur, die im Allgemeinen der der Erde nachempfunden ist, obwohl sie einen bemerkenswerten Unterschied in der Zusammensetzung aufweist.

Wärmefluss der Erde. In den Bereichen mit Verwerfungen in der Erdkruste ist es am heißesten und in Gebieten mit alten Kontinentalplatten am kältesten

Methode zur Messung des Wärmeflusses zur Untersuchung der Struktur von Planeten

Eine andere Möglichkeit, die Tiefenstruktur der Erde zu untersuchen, besteht darin, sie zu studieren Wärmefluss. Es ist bekannt, dass die von innen heiße Erde ihre Wärme abgibt. Die Erwärmung tiefer Horizonte wird durch Vulkanausbrüche, Geysire und heiße Quellen belegt. Wärme ist die Hauptenergiequelle der Erde.

Der Temperaturanstieg mit der Tiefe von der Erdoberfläche beträgt durchschnittlich etwa 15° C pro 1 km. Dies bedeutet, dass an der Grenze zwischen Lithosphäre und Asthenosphäre, die sich etwa in einer Tiefe von 100 km befindet, die Temperatur nahe bei 1500 °C liegen sollte. Es wurde festgestellt, dass bei dieser Temperatur das Schmelzen von Basalten stattfindet. Dies bedeutet, dass die asthenosphärische Hülle als Quelle für Magma basaltischer Zusammensetzung dienen kann.

Mit der Tiefe ändert sich die Temperatur nach einem komplexeren Gesetz und hängt von der Druckänderung ab. Berechneten Daten zufolge übersteigt die Temperatur in einer Tiefe von 400 km nicht 1600 °C und an der Grenze zwischen Kern und Mantel wird auf 2500–5000 °C geschätzt.

Es wurde festgestellt, dass auf der gesamten Erdoberfläche ständig Wärme freigesetzt wird. Wärme ist der wichtigste physikalische Parameter. Einige ihrer Eigenschaften hängen vom Grad der Erwärmung des Gesteins ab: Viskosität, elektrische Leitfähigkeit, Magnetismus, Phasenzustand. Daher kann der thermische Zustand zur Beurteilung der Tiefenstruktur der Erde herangezogen werden.

Die Messung der Temperatur unseres Planeten in großer Tiefe ist eine technisch schwierige Aufgabe, da nur die ersten Kilometer der Erdkruste für Messungen zur Verfügung stehen. Die Innentemperatur der Erde kann jedoch untersucht werden indirekt bei der Messung des Wärmestroms.

Obwohl die Sonne die Hauptwärmequelle auf der Erde ist, ist die Gesamtleistung des Wärmestroms unseres Planeten 30-mal größer als die Leistung aller Kraftwerke auf der Erde.

Messungen haben gezeigt, dass der durchschnittliche Wärmefluss auf Kontinenten und Ozeanen gleich ist. Dieses Ergebnis erklärt sich aus der Tatsache, dass in den Ozeanen der größte Teil der Wärme (bis zu 90 %) aus dem Erdmantel stammt, wo der Prozess der Stoffübertragung durch sich bewegende Strömungen intensiver ist – Konvektion.

Konvektion ist ein Prozess, bei dem sich erhitzte Flüssigkeiten ausdehnen, leichter werden und aufsteigen, während kühlere Schichten absinken. Da die Mantelsubstanz in ihrem Zustand näher bei liegt Festkörper, Konvektion tritt darin unter besonderen Bedingungen auf, bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten des Materials.

Wie ist die thermische Geschichte unseres Planeten? Seine anfängliche Erwärmung hängt wahrscheinlich mit der Wärme zusammen, die durch die Kollision von Partikeln und deren Verdichtung in ihrem eigenen Schwerkraftfeld entsteht. Die Hitze entstand dann durch radioaktiven Zerfall. Unter dem Einfluss von Hitze entstand ein geschichteter Aufbau der Erde und der terrestrischen Planeten.

Auf der Erde wird immer noch radioaktive Wärme freigesetzt. Es gibt eine Hypothese, nach der an der Grenze des geschmolzenen Erdkerns die Prozesse der Materiespaltung mit der Freisetzung bis heute andauern riesige Menge Wärmeenergie, die den Mantel erwärmt.