Прежде чем говорить о том, из чего состоит земная кора, можно вспомнить, что предположительно является составляющими частями всего Предположительно - потому что человек еще не смог проникнуть глубже этой земной коры в центр земли. Даже всю толщину коры еще смогли только "ковырнуть".

Ученые предполагают, строят гипотезы на основе законов физики, химии и прочи наук, и согласно с этими данными мы имеем определенную картину строения всей планеты, а также того, из каких крупных элементов состоит земная кора. География 6-7 классов подает ученикам именно эти теории в облегченном для незрелых умов виде.

Благодаря малой доле данных и большому багажу различных законов, таким же образом строятся модели планет солнечной системы, и даже звезд, находящихся далеко от нас. Что из этого следует? Главным образом то, что вы имеете абсолютное право во всем этом сомневаться.

Слои планеты Земля

Помимо того что слоев, вся земля также состоит из трех слоев. Этакий слоеный кулинарный шедевр. Первый из них - ядро; в нём имеется твердая часть и жидкая часть. Именно перемещение жидкой части в ядре, предположительно, создает Здесь жарковато - температура достигает значений до 5000 градусов Цельсия.

Вторым является мантия. Она связывает между собой ядро и земную кору. Мантия также имеет несколько слоев, а именно три, и верхним, прилегающим к земной коре, является магма. Она имеет прямое отношение к вопросу, из каких крупных элементов состоит земная кора, так как гипотетически именно по ней "плавают" эти самые крупные элементы. Про ее существование можно говорить с более-менее высокой долей вероятности, так как при извержении вулканов именно это раскалённая субстанция выходит на поверхность, уничтожая при этом все растительное и животное, которое находится на склоне вулкана.

И, наконец-то, третий слой земли - это земная кора: твердый слой планеты, находящийся снаружи от горячих «внутренностей» Земли, по которому мы привыкли ходить, путешествовать и жить в целом. Толщина земной коры, по сравнению с остальными двумя слоями земли, ничтожно мала, но тем не менее можно охарактеризовать, из каких крупных элементов состоит земная кора, а также разобраться в ее составе.

Какие слои характерны для земной коры. Ее главные химические элементы

Земная кора тоже состоит из слоев - имеется базальтовый, гранитный и осадочный. Интересно то, что в химическом составе земной коры 47% занимает кислород.

Вещество, по сути, являющееся газом, вступает в соединения с другими элементами и создает твердую корку. Прочие элементы в данном случае - это кремний, алюминий, железо и кальций; остальные элементы присутствуют в мельчайших долях.

Деление на части по толщине в разных районах

Уже было сказано, что земная кора намного тоньше нижней мантии или ядра. Если подойти к вопросу, из каких крупных элементов состоит земная кора, именно по отношению толщины, можно разделить ее на океаническую и материковую. Эти две части значительно различаются по своей толщине, причем океаническая примерно в три раза, а местами и в десять раз (если говорить о средних показателях) тоньше, чем материковая.

Чем еще отличаются между собой материковая и океаническая земная кора

Кроме того, зоны суши и океанов различаются по слоям. В разных источниках указывают разные данные, приведем один вариант. Так, по этим данным, материковая земная кора состоит из трех слоев, среди которых имеется базальтовый слой, гранитный слой и слой осадочных пород. Равнины земной материковой коры достигают толщиной 30-50 км, в горах эти показатели могут подняться до 70-80 километров. По данным того же источника, океаническая земная кора состоит из двух слоев. Выпадает гранитный шар, оставляя лишь верхний осадочный и нижний базальтовый. Толщина земной коры в районе океанов примерно от 5-ти до 15-ти километров.

Упрощенные и усредненные данные в качестве базиса для обучения

Это самые общие и упрощенные описания, ведь ученые постоянно работают над изучением особенностей окружающего мира, и последние данные свидетельствуют о том, что земная кора в разных местах имеет структуру, которая гораздо сложнее привычной стандартной схемы земной коры, изучаемой нами в школе. Вот многих местах материковой коры, например, присутствует еще один слой - диоритовый.

Интересно также то, что эти слои не являются идеально ровными, как это схематически изображают в географических атласах или в других источниках. Каждый слой может вклиниваться в другой, или замешиваться в каком-нибудь разрезе. Идеальной модели схемы земли не может быть в принципе, по той же причине, по которой происходят извержения вулканов: там, под земной корой, что-то постоянно находится в движении и имеет очень высокие температуры.

Все это можно узнать, если связать свою жизнь с науками геологией и геофизикой. Можно попытаться следить за научными продвижениями посредством научных журналов и статей. Но без определенного багажа знаний это может оказаться весьма сложным занятием, потому и существует некий базис, который преподается в школах без каких-либо объяснений, что это всего лишь примерная модель.

Предположительно, земная кора состоит из "кусочков"

Учеными еще в начале 20 века была выдвинута теория, что земная кора не является монолитной. Следовательно, можно узнать, из каких крупных элементов состоит земная кора согласно этой теории. Предполагается, что литосфера - это семь крупных и несколько мелких плит, которые медленно плавают по поверхности магмы.

Эти движения создают катастрофического рода явления, которые происходят на нашей земле с большой интенсивностью в определенных местах. Существуют области между литосферными плитами, которые имеют названия «сейсмические пояса». Именно в этих областях наивысший уровень беспокойности, если можно так сказать. Землетрясение и все вытекающие последствия этого - одно из ярких признаков, которое демонстрирует

Влияние перемещений литосферных плит на образование рельефа

То, из каких крупных элементов состоит земная кора, какие подвижные части более устойчивые, а какие более подвижные, на протяжении всего создания земного рельефа влияло на его образование. Строение литосферы и характеристика сейсмического режима распределяют всю литосферу на устойчивое площади и подвижные пояса. Первые характеризуются равнинными плоскостями без огромных впадин, возвышенностей и подобных рельефных вариаций. Их еще называют абиссальными равнинами. В принципе, это является ответом на вопрос, из каких крупных элементов состоит земная кора, какие устойчивыми коренными объектами образована. В земной коре лежат в основе всех материков. Границы этих плит легко просматривается по зонам образования гор, а также по степени интенсивности землетрясений. Самыми активными местами в нашей планете, где находятся очаги землетрясений и множество активных вулканов, являются места расположения Японии, островов Индонезии, Алеутских островов, южноамериканского побережья Тихого океана.

Континенты больше, чем мы привыкли думать?

То есть, попросту говоря, из чего состоит земная кора, так это из кусков литосферы, которые в большей или меньшей мере передвигаются по магме. И не всегда границы этих "кусков" совпадают с границами материков. Технически, они чаще никогда не совпадают. Кроме того, мы привыкли слышать, что на океаны приходится примерно 70% поверхности, а материковая составляющая - всего 30%. В географическом плане так и есть, но вот что занятно - в плане геологии на материки приходится около 40%. Десяток процентов континентальной коры покрыто морскими и океаническими водами.

Характерная черта эволюции Земли — дифференциация вещества, выражением которой служит оболочечное строение нашей планеты. Литосфера, гидросфера, атмосфера, биосфера образуют основные оболочки Земли, отличающиеся химическим составом, мощностью и состоянием вещества.

Внутреннее строение Земли

Химический состав Земли (рис. 1) схож с составом других планет земной группы, например Венеры или Марса.

В целом преобладают такие элементы, как железо, кислород, кремний, магний, никель. Содержание легких элементов невелико. Средняя плотность вещества Земли 5,5 г/см 3 .

О внутреннем строении Земли достоверных данных весьма мало. Рассмотрим рис. 2. Он изображает внутреннее строение Земли. Земля состоит из земной коры, мантии и ядра.

Рис. 1. Химический состав Земли

Рис. 2. Внутреннее строение Земли

Ядро

Ядро (рис. 3) расположено в центре Земли, его радиус составляет около 3,5 тыс км. Температура ядра достигает 10 000 К, т. е. она выше, чем температура внешних слоев Солнца, а его плотность составляет 13 г/см 3 (сравните: вода — 1 г/см 3). Ядро предположительно состоит из сплавов железа и никеля.

Внешнее ядро Земли имеет большую мощность, чем внутреннее (радиус 2200 км) и находится в жидком (расплавленном) состоянии. Внутреннее ядро подвержено колоссальному давлению. Вещества, слагающие его, находятся в твердом состоянии.

Мантия

Мантия — геосфера Земли, которая окружает ядро и составляет 83 % от объема нашей планеты (см. рис. 3). Нижняя ееграница располагается на глубине 2900 км. Мантия разделяется на менее плотную и пластичную верхнюю часть (800-900 км), из которой образуется магма (в переводе с греческого означает «густая мазь»; это расплавленное вещество земных недр — смесь химических соединений и элементов, в том числе газов, в особом полужидком состоянии); и кристаллическую нижнюю, тол- шиной около 2000 км.

Рис. 3. Строение Земли: ядро, мантия и земная кора

Земная кора

Земная кора - внешняя оболочка литосферы (см. рис. 3). Ее плотность примерно в два раза меньше, чем средняя плотность Земли, — 3 г/см 3 .

От мантии земную кору отделяет граница Мохоровичича (ее часто называют границей Мохо), характеризующаяся резким нарастанием скоростей сейсмических волн. Она была установлена в 1909 г. хорватским ученым Андреем Мохоровичичем (1857- 1936).

Поскольку процессы, происходящие в самой верхней части мантии, влияют на движения вещества в земной коре, их объединяют под общим названием литосфера (каменная оболочка). Мощность литосферы колеблется от 50 до 200 км.

Ниже литосферы располагается астеносфера — менее твердая и менее вязкая, но более пластичная оболочка с температурой 1200 °С. Она может пересекать границу Мохо, внедряясь в земную кору. Астеносфера — это источник вулканизма. В ней находятся очаги расплавленной магмы, которая внедряется в земную кору или изливается на земную поверхность.

Состав и строение земной коры

По сравнению с мантией и ядром земная кора представляет собой очень тонкий, жесткий и хрупкий слой. Она сложена более легким веществом, в составе которого в настоящее время обнаружено около 90 естественных химических элементов. Эти элементы не одинаково представлены в земной коре. На семь элементов — кислород, алюминий, железо, кальций, натрий, калий и магний — приходится 98 % массы земной коры (см. рис. 5).

Своеобразные сочетания химических элементов образуют различные горные породы и минералы. Возраст самых древних из них насчитывает не менее 4,5 млрд лет.

Рис. 4. Строение земной коры

Рис. 5. Состав земной коры

Минерал — это относительно однородное по своему составу и свойствам природное тело, образующееся как в глубинах, так и на поверхности литосферы. Примерами минералов служат алмаз, кварц, гипс, тальк и др. (Характеристику физических свойств различных минералов вы найдете в приложении 2.) Состав минералов Земли приведен на рис. 6.

Рис. 6. Общий минеральный состав Земли

Горные породы состоят из минералов. Они могут слагаться как из одного, так и из нескольких минералов.

Осадочные горные породы - глина, известняк, мел, песчаник и др. — образовались путем осаждения веществ в водной среде и на суше. Они лежат пластами. Геологи называют их страницами истории Земли, так как но ним можно узнать о природных условиях, существовавших на нашей планете в давние времена.

Среди осадочных горных пород выделяют органогенные и неорганогенные (обломочные и хемогенные).

Органогенные горные породы образуются в результате накопления останков животных и растений.

Обломочные горные породы образуются в результате выветривания, псрсотложсния с помощью воды, льда или ветра продуктов разрушения ранее возникших горных пород (табл. 1).

Таблица 1. Обломочные горные породы в зависимости от размеров обломков

Название породы	Размер облом кон (частиц)
	Более 50 см
	5 мм — 1 см
	1 мм — 5 мм
Песок и песчаники	0,005 мм — 1 мм
	Менее 0,005 мм

Хемогенные горные породы формируются в результате осаждения из вод морей и озер растворенных в них веществ.

В толще земной коры из магмы образуются магматические горные породы (рис. 7), например гранит и базальт.

Осадочные и магматические породы при погружении на большие глубины под влиянием давления и высоких температур подвергаются значительным изменениям, превращаясь в метаморфические горные породы. Так, например, известняк превращается в мрамор, кварцевый песчаник — в кварцит.

В строении земной коры выделяют три слоя: осадочный, «гранитный», «базальтовый».

Осадочный слой (см. рис. 8) образован в основном осадочными горными породами. Здесь преобладают глины и глинистые сланцы, широко представлены песчаные, карбонатные и вулканогенные породы. В осадочном слое встречаются залежи таких полезных ископаемых, как каменный уголь, газ, нефть. Все они органического происхождения. Например, каменный уголь -это продукт преобразования растений древних времен. Мощность осадочного слоя колеблется в широких пределах — от полного отсутствия в некоторых районах суши до 20-25 км в глубоких впадинах.

Рис. 7. Классификация горных пород по происхождению

«Гранитный» слой состоит из метаморфических и магматических пород, близких по своим свойствам к граниту. Наиболее распространены здесь гнейсы, граниты, кристаллические сланцы и др. Встречается гранитный слой не везде, но на континентах, где он хорошо выражен, его максимальная мощность может достигать нескольких десятков километров.

«Базальтовый» слой образован горными породами, близкими к базальтам. Это метаморфизованные магматические породы, более плотные по сравнению с породами «гранитного» слоя.

Мощность и вертикальная структура земной коры различны. Выделяют несколько типов земной коры (рис. 8). Согласно наиболее простой классификации различают океаническую и материковую земную кору.

Континентальная и океаническая кора различны по толщине. Так, максимальная толщина земной коры наблюдается под горными системами. Она составляет около 70 км. Под равнинами мощность земной коры составляет 30-40 км, а под океанами она наиболее тонкая — всего 5-10 км.

Рис. 8. Типы земной коры: 1 — вода; 2- осадочный слой; 3 — переслаивание осадочных пород и базальтов; 4 — базальты и кристаллические ультраосновные породы; 5 — гранитно-метаморфический слой; 6 — гранулитово-базитовый слой; 7 — нормальная мантия; 8 — разуплотненная мантия

Различие континентальной и океанической земной коры по составу пород проявляется в том, что гранитный слой в океанической коре отсутствует. Да и базальтовый слой океанической коры весьма своеобразен. По составу пород он отличен от аналогичного слоя континентальной коры.

Граница суши и океана (нулевая отметка) не фиксирует перехода континентальной земной коры в океаническую. Замещение континентальной коры океанической происходит в океане примерно на глубине 2450 м.

Рис. 9. Строение материковой и океанической земной коры

Выделяют и переходные типы земной коры — субокеаническую и субконтинентальную.

Субокеаническая кора расположена вдоль континентальных склонов и подножий, может встречаться в окраинных и средиземных морях. Она представляет собой континентальную кору мощностью до 15-20 км.

Субконтинентальная кора расположена, например, на вулканических островных дугах.

По материалам сейсмического зондирования - скорости прохождения сейсмических волн — мы получаем данные о глубинном строении земной коры. Так, Кольская сверхглубокая скважина, впервые позволившая увидеть образцы пород с глубины более 12 км, принесла много неожиданного. Предполагалось, что на глубине 7 км должен начаться «базальтовый» слой. В действительности же он обнаружен не был, а среди горных пород преобладали гнейсы.

Изменение температуры земной коры с глубиной. Приповерхностный слой земной коры имеет температуру, определяемую солнечным теплом. Это гелиометрический слой (от греч. гелио — Солнце), испытывающий сезонные колебания температуры. Средняя его мощность — около 30 м.

Ниже расположен еще более тонкий слой, характерной чертой которого является постоянная температура, соответствующая среднегодовой температуре места наблюдений. Глубина этого слоя увеличивается в условиях континентального климата.

Еще глубже в земной коре выделяется геотермический слой, температура которого определяется внутренним теплом Земли и с глубиной возрастает.

Увеличение температуры происходит главным образом за счет распада радиоактивных элементов, входящих в состав горных пород, прежде всего радия и урана.

Величину нарастания температуры горных пород с глубиной называют геотермическим градиентом. Он колеблется в довольно широких пределах — от 0,1 до 0,01 °С/м — и зависит от состава горных пород, условий их залегания и ряда других факторов. Под океанами температура с глубиной нарастает быстрее, чем на континентах. В среднем с каждыми 100 м глубины становится теплее на 3 °С.

Величина, обратная геотермическому градиенту, называется геотермической ступенью. Она измеряется в м/°С.

Тепло земной коры — важный энергетический источник.

Часть земной коры, простирающаяся ло глубин, доступных для геологического изучения, образует недра Земли. Недра Земли требуют особой охраны и разумного использования.

В 80-х годах прошлого столетия американский ученый Кларк задался целью определить средний химический состав земной коры. Для этого он собрал все химические анализы известных в его время горных пород и вывел из них среднее. Конечно, Кларк знал, что различные горные породы, рыхлые и мягкие, подобные песку или глине, и твердые, вроде гранита или базальта, распространены на поверхности Земли весьма неравномерно: некоторые горные породы слагают большие участки земной поверхности, другие же встречаются редко и только в виде маленьких пятен. Например, больше половины площади Канады, почти вся Швеция и вся Финляндия покрыты сплошными выходами на земную поверхность гранитов. Огромные площади слагают граниты и сходные с ними горные породы в Африке, Южной Америке, Индии, Австралии и в других местах. В то же время существуют такие горные породы (например, щелочные, содержащие повышенные количества калия или натрия), которые можно найти на поверхности Земли лишь в виде отдельных мелких пятен, общая площадь которых для всех материков не превысит нескольких сотен тысяч квадратных километров.

Но Кларк, делая свои подсчеты, исходил из предположения, что чем чаще та или иная горная порода встречается на земной поверхности, тем больше образцов ее подвергалось химическому анализу и что поэтому относительное число химических анализов для каждой горной породы достаточно хорошо отражает относительную распространенность пород на поверхности.

Впоследствии многие ученые указывали на то, что это смелое предположение Кларка не может считаться правильным: некоторые наиболее редкие горные породы подвергались химическим исследованиям непропорционально часто именно потому, что из-за своей редкости и необычности они больше привлекали внимание геологов. Как показали более поздние исследования, данные, полученные Кларком, как средние из 6000 анализов, для наиболее распространенных химических элементов оказались все же близкими к истине. Величины же, которые он получил для менее распространенных элементов, в дальнейшем были значительно изменены. Чтобы отметить заслугу Кларка, впервые познакомившего нас, хотя бы приблизительно, с общим химическим составом земной поверхности, ученые условились называть процентное содержание элемента в земной коре «кларком» этого элемента. Таблица Кларка была опубликована в 1889 г.

Финский геолог Седерхольм сделал попытку вычислить средний химический состав земной коры, учитывая относительный размер площади, занимаемой каждой горной породой. Он не мог этого сделать для всего земного шара и ограничил свои подсчеты лишь территорией Финляндии. Расхождение с данными Кларка получилось довольно большим. Так, например, среднее содержание кремнезема (SiO 2) в горных породах Финляндии у Седерхольма получилось равным 67,70%, тогда как у Кларка среднее содержание кремнезема в породах всего мира было равно 60,58%. Напротив, содержание глинозема (Al 2 O 3), полуторной окиси железа (Fe 2 O 3), окисей кальция (CaO), магния (MgO), натрия (Na 2 O) оказалось значительно меньшим, чем это предполагал Кларк.

С тех пор многие крупные ученые занимались уточнением данных о химическом составе земной коры: за границей - Вашингтон, Фохт, И. и В. Ноддаки, Гольдшмидт, Гевеши и др., в нашей стране - В. И. Вернадский, А. Е. Ферсман, В. Г. Хлопин, А. П. Виноградов и др. Особенно точные таблицы кларков всех элементов были составлены советским академиком А. Е. Ферсманом.

В таблице приведено содержание (в весовых процентах) элементов, наиболее распространенных в земной коре. Их здесь всего 12; остальные 80 элементов образуют ничтожную долю веса земной коры.

Средний состав земной коры (по А. Е. Ферсману)

Весовые проценты

Действительно, если бы мы привели кларки всех элементов, то первое, что бросилось бы нам в глаза, это неравномерность их распространения. Количество кисло рода, наиболее распространенного элемента, достигает 49,13% (по весу), а протактиния всего 7∙10 -11 %. Самые распространенные элементы имеют кларки в миллиарды раз более высокие, чем наиболее редкие элементы. Эта неравномерность распространения химических элементов может быть иллюстрирована и по-другому. Если мы расположим элементы в порядке убывания их кларков, то увидим, что первые три элемента (кислород, кремний и алюминий) составляют по весу 82,58%, первые девять элементов составляют уже 98,13%, а первые двенадцать - 99,29%. То же самое можно выразить и графически.

Итак, мы видим, что земная кора по весу почти наполовину состоит из кислорода, приблизительно на четверть - из кремния, на тринадцатую часть - из алюминия, на двадцать четвертую часть - из железа и т. д. Принимая во внимание большие размеры атомов кислорода, можно сказать, что земная кора как из кирпичей построена из атомов кислорода и только в промежутках между ними, как бы цементируя их, расположены другие элементы.

По среднему содержанию элементов нетрудно рассчитать их абсолютные массы, содержащиеся в том или ином объеме, отвечающем по своему составу среднему составу земной коры. Так, можно определить, что в 1 км 3 горных пород будет в среднем содержаться: железа 130 ∙ 10 6 т, алюминия 230 ∙ 10 6 т, меди 260 000 т, олова 100 000 т и т. д.

Элементы, слагающие земную кору, находятся в разнообразных соединениях между собой. Эти соединения, образовавшиеся в результате природных процессов, называются минералами . Всего известно несколько тысяч минералов, но наибольшим распространением пользуются лишь несколько десятков их. Здесь мы опять видим такую же диспропорцию в распространении различных минералов, как и в распространении отдельных элементов.

Преобладание в земной коре кислорода, кремния и алюминия определяет то, что большая часть минералов относится к разряду силикатов и алюмосиликатов , т. е. является солями кремневых и алюмо — кремневых кислот. Кроме того, среди минералов распространены сульфиды, сульфаты и окислы.

Примером алюмокремневой кислоты (не существующей в свободном виде), служит соединение H 2 Al 2 Si 2 O 8 , или (если написать в форме комбинации окислов) H 2 O ∙ Al 2 O 3 ∙ 2SiO 2 . Среди кремневых кислот выделяют: ортокремневую кислоту H 4 SiO 4 , или 2H 2 O ∙ SiO 2 , и метакремневую кислоту H 2 SiO 3 , или H 2 O ∙ SiO 2 .

При замещении водорода алюмокремневой кислоты калием, натрием или кальцием получаются минералы, называемые полевыми шпатами . Примером полевого шпата является минерал ортоклаз, имеющий состав К 2 О ∙ Al 2 O 3 ∙ 6SiO 2 .

Водные алюмосиликаты образуют различные слюды , как светлые (содержащие калий или натрий), так и темные (с магнием и железом). Например, светлая слюда или мусковит имеет состав: К 2 О ∙ 3Al 2 O 3 ∙ 6SiO 2 ∙ 2H 2 O.

При замещении водорода кремневых кислот магнием железом и кальцием получаются темноцветные минералы - оливины , пироксены и амфиболы .

Статистика показывает, что наиболее распространены среди минералов в земной коре полевые шпаты (55,0%). Мета — и орто-силикаты образуют 15%, а кварц (SiO 2) - 12%. Среди других минералов относительно распространены слюды (3%) и магнетит (Fe 3 O 4) совместно с гематитом (Fe 2 O 3) (3%). Остальных минералов в составе земной коры значительно меньше. Большинство минералов имеет кристаллическое сложение.

Минералы в земной коре распределены не беспорядочно. Они группируются в некоторые естественные ассоциации, образующие так называемые горные породы . Породой является, например, гранит, характеризующийся определенной ассоциацией минералов, среди которых преобладают полевые шпаты, кварц, и слюды. Встречаются породы, состоящие почти или полностью из одного минерала. Таков, например, кварцит, состоящий почти целиком из кварца, или мрамор, сложенный почти исключительно одним кальцитом. Чаще, однако, в породе участвует несколько минералов, более или менее равномерно распространенных в ней в определенном количественном взаимоотношении.

Породы, слагающие земную кору, разделяются на группы в зависимости от их происхождения. В большей своей части земная кора сложена горными породами магматического происхождения , образовавшимися в результате внедрения в земную кору с глубины или излияния на поверхность и застывания расплавленных каменных масс. В эту группу входят многие горные породы: гранит, базальт, андезит, диорит и др.

На несколько процентов земная кора сложена осадочными горными породами , образовавшимися в результате осаждения и накопления минерального материала на поверхности Земли, преимущественно на дне морских бассейнов, но также на дне озер, речных потоков, в болотах и просто на поверхности суши.

Наконец, в земной коре распространены метаморфические горные породы , представляющие собой результат химического и физического изменения осадочных пород под влиянием высокой температуры и большого давления. Такие изменения осадочные горные породы претерпевают там, где они опустились на большую глубину при прогибании земной коры и, будучи погребены под тяжелыми толщами более поздних пород, оказались в зоне высоких температур и под большим давлением. Кроме того, метаморфические породы образуются в тех местах, где расплавленная магма внедряется в осадочные породы и воздействует на них своей температурой, а также химически.

Принадлежность горной породы к той или иной генетической группе кладет отпечаток на ее минералогический состав и внутреннее сложение.

Горные породы магматического происхождения в свою очередь делятся на породы внедрившиеся, или интрузивные, и породы, излившиеся, или эффузивные. Внедрившиеся горные породы представляют собой результат застывания расплавленного минерального вещества на той или иной глубине под поверхностью Земли. Мы можем их видеть только после того, как размывом будут уничтожены вышележащие горные породы и массив внедрившейся породы (так называемая интрузия) обнажится на поверхности. Внедрившиеся горные породы характеризуются, как правило, плотным крупнокристаллическим сложением, причем размеры кристаллов разных минералов обычно близки по своему размеру: от 0,2 до 1 см. Типичной горной породой этой группы является гранит - вообще наиболее распространенная порода среди внедрившихся.

Излившиеся горные породы, среди которых наиболее распространен базальт, характеризуются либо стекловатым, аморфным сложением, либо тонкокристаллическим, образовавшимся в результате раскристаллизации с течением времени вулканического стекла. Быстрое застывание после излияния на поверхность мешает образованию в излившихся породах крупных кристаллов.

По своему составу магматические горные породы, внедрившиеся и излившиеся, делятся на кислые, средние, основные и ультраосновные в зависимости от содержания в них кремнезема.

В кислых породах кремнезема более 65%, в средних - от 52 до 65 %, в основных - от 40 до 52 %, а в ультраосновных - меньше 40%. Интересно, что среди внедрившихся горных пород резко преобладает кислая порода - гранит, тогда как среди излившихся господствует основная порода базальт. Средние породы распространены относительно мало. Обычно выделяют также щелочные породы, обогащенные калием и натрием.

Осадочные горные породы разделяются обычно на три генетические группы: обломочные, органогенные и химические. Первые из них представляют собой продукты механического разрушения других пород, перемещения и переотложения их обломков. Иногда (например, в брекчиях и галечниках) мы имеем дело с накоплением крупных обломков, оставшихся угловатыми или подвергшихся окатыванию. В других случаях обломочная горная порода сложена мелкими обломками минералов, как в песчанике. Наконец, часто обломки минералов оказываются истертыми в крайне тонкую массу, образующую после своего переотложения водой глину. Минералогический состав обломочных пород зависит от состава исходной горной породы, а также от прочности отдельных минералов, от их сопротивляемости перетиранию и растворению во время переноса. Поскольку наиболее прочным минералом, из числа широко распространенных, является кварц, значительная часть обломочных пород состоит из крупных или мелких обломков кварца.

Органогенные осадочные породы образованы накоплением остатков организмов. Главную роль при этом играют скелеты организмов. У морских организмов они бывают преимущественно известковыми; это - раковины, членики, оболочки, иглы и т. л. Из накопления известковых скелетов организмов образуются известняки. Остатки некоторых организмов имеют иной состав: кремнистый, фосфатный, железистый и др. В соответствии с этим органогенные породы имеют различный состав, наряду с известняками встречаются кремнистые диатомиты и опоки, фосфориты и др.

К органогенным осадочным породам относятся также угли, горючие сланцы и нефть, представляющие собой продукты преобразования в земле остатков растительного и животного мягкого вещества.

Породы химические в своем образовании связаны преимущественно с химическим осаждением солей из водных растворов. Из насыщенных растворов, встречающихся в некоторых озерах и морских лагунах, выпадают поваренная соль, гипс, кальцит, сульфатные и хлорные соли магния, кальция, калия, а также различные соли сложного состава.

Метаморфические горные породы образуются при соприкосновении в земной коре осадочных горных пород с расплавленной магмой. Они возникают также в глубоких зонах земной коры, где повсеместно господствует высокая температура. Явлению метаморфизма способствует одновременное смятие горной породы или ее растрескивание под влиянием давления, действующего в земной коре. У метаморфических пород в зависимости от степени метаморфизма обнаруживается состав, промежуточный между осадочными и магматическими породами. При сильном нагревании осадочной породы и при воздействии на нее давления происходит прежде всего перекристаллизация породы. Аморфные составные части переходят в. кристаллическое состояние, мелкие кристаллы объединяются и укрупняются. Типичным примером является превращение известняка в мрамор - плотную крупнокристаллическую кальцитовую породу.

При перекристаллизации происходит перегруппировка некоторых ионов и образование новых соединений, ранее в осадочной породе отсутствовавших. Так, например, при метаморфизации известняка, содержащего примесь кварца (обычно в виде песчинок или в виде кремневых включений), нередко образуется минерал волластонит - силикат кальция (CaSiO 3).

Из магмы, действующей на осадочную породу, выделяются газы и жидкости, которые, проникая в окружающие породы, могут вызвать в них различные химические изменения. В этих условиях осадочная порода может, например, подвергнуться окварцеванию, т. е. пропитаться кварцем, когда газы или растворы приносят кремнезем.

Давление, развивающееся в земной коре под влиянием тектонических сил (см. ниже), сминает горные породы. В результате породы часто приобретают сланцеватое строение - разделяются на тонкие параллельные пластинки или плитки. Этот процесс обычно сопровождается образованием новых плоских минералов (слюды, хлорита и др.). Так образуются различные метаморфические сланцы.

Следует сказать несколько слов о рудных минералах. Так называются минералы, в которых содержание тех или иных металлов достаточно для практически выгодного их выделения. Железная руда - это минералы с достаточно высоким содержанием железа, молибденовая руда - минералы с достаточно высоким содержанием молибдена и т. д. Процентное содержание металла, требуемое, чтобы данный минерал считался рудой, чрезвычайно различно для разных металлов, а также для разных условий залегания их в земной коре. В некоторых случаях добыча производится там, где содержание нужного металла в руде измеряется небольшими долями процента, в других случаях нужны десятки процентов содержания металла, чтобы руда привлекла внимание геологов. Меняются требования к качеству руды и по мере того, как совершенствуется техника ее добычи и обогащения.

По своему химическому составу рудные минералы бывают весьма различны: многие из них принадлежат к группе сульфатов (например, реальгар HgS - руда ртути), другие являются окислами (например, гематит Fe 2 O 3 - руда железа), силикатами, карбонатами или имеют сложный состав.

Помимо химического состава рудных минералов, крайне важна концентрация большого числа их внутри того или иного объема горных пород. Если единичные рудные минералы рассеяны в большом объеме горной породы далеко друг от друга, то добыча таких минералов крайне невыгодна или просто невозможна. Другое дело, если они расположены тесно, густой массой, и их сравнительно нетрудно добыть в большом количестве, сооружая шахты и штольни. Скопления рудных минералов, которые выгодно разрабатывать, называются рудными месторождениями.

Скопления рудных минералов (рудные месторождения) образуются в земной коре разными способами. Многие из них возникают при подъеме с глубины магматических горных пород и сопровождающих их горячих водных растворов, другие сосредоточены в осадочных горных породах, третьи встречаются в породах метаморфических. В дальнейшем, при рассмотрении процессов, развивающихся в земной коре, мы кратко расскажем и об условиях образования рудных и других полезных ископаемых.

МОУ «СОШ п.Новопушкинское»

Сценарий урока по географии на тему:

«Из чего состоит земная кора»

Подготовила и провела:

Учитель географии

I квалификационной

2017г

Тема урока: Из чего состоит земная кора

Цель: Сформировать у учащихся представление о многообразии горных пород и полезных ископаемых.

Задачи:

1. Продолжить формирование представлений о строении земной коры,

2. Обеспечить усвоение учащимися знаний терминов: «полезные ископаемые», «горные породы», наиболее распространенных горных пород, полезные ископаемые Саратовской области, свойства горных пород и минералов.

3. Создать условия для развития речи, умений работать в группе, проводить аналогию между предметами и обозначающими их символами

4. Способствовать развитию товарищеских отношений и взаимопонимания при групповой работе.

Тип урока : изучение нового материала

Оборудование: коллекции горных пород и минералов, физическая карта полушарий,мультимедийная презентация, География.Начальный курс: 5 класс:учебник для учащихся общеобразовательных организаций/А.А. Летягин;под ред.В.П.Дронова.– М.: Вентана – Граф, 2016.

Ход урока:

I .Организационный момент (приветствие учащихся, проверка готовности к уроку, заполняют дневник погоды, таблицу фенолога).

II .Повторение.

Обучающиеся выполняют письменную проверку в «Дневнике географа-следопыта»(рисунок схемы вулкана).

Викторина:

1.Крупнейший массив земной коры (материк).

2.Как называется наша планета? (Земля)

3.Что бывает на небе после дождя? (Радуга)

4.Верхний слой земли, на котором растут растения? (почва)

5. Как называется линия до которой нельзя дойти? (горизонт)

6. Умение находить стороны горизонта? (ориентироваться)

7. Горя не знает, а горько плачет.(туча)

III . Целеполагание.

Что называется литосферой?

Из каких частей она состоит?

Какое строение имеют земная кора и мантия?

На экране в презентации учитель выводит минералы и горные породы.

Ребята, что вы видите на экране(ответы детей)

Изучая курс «Окружающий мир».вы узнали, что все природные объекты состоят из веществ. Приведите примеры веществ(ответы детей)

IV .Первичное освоение

- Сегодня на уроке мы познакомимся с разнообразием горных пород и минералов и узнаем о полезных ископаемых нашей области.

Найдите на стр.41 учебника, какие бывают горные породы по условиям образования(ответы детей)

По происхождению горные породы и минералы можно разделить на магматические, осадочные, метаморфические.(на слайде в презентации)

1.Самостоятельная работа по группам

1 группа. Стр 41-42 учебника

Магматические горные породы образовались в результате застывания магмы на поверхности и в глубине Земли.

Глубинные

Излившиеся

2 группа стр.42-43 учебника

Осадочные горные породы образовались на поверхности Земли в результате осаждения обломков горных пород в воде и на суше.

Осадочные обломочные горные породы

Осадочные химического происхождения

Органические осадочного происхождения (песчаники, известняки).

3 группа стр.43 учебника

Метаморфические горные породы – это любые породы, которые претерпели значительные изменения под действием высоких температур и давления.

Известняк – мрамор,

Песчаник – кварцит,

Гранит – гнейс

2.Практикум в малых группах с использованием коллекции горных пород и минералов «Свойства горных пород и минералов».

3.Горные породы и минералы Саратовской области (в презентации)

Нефть, газ, глина, песок, песчаник, фосфориты, торф, горючие сланцы, поваренная и калийная соль, золото. известняк, мел.

4.Закрепление материала :

Какие горные породы и минералы Саратовской области вы знаете?

Чем сложена земная кора?

На какие группы по происхождению делятся горные породы и минералы?

На какие группы делятся магматические горные породы?

На какие группы делятся осадочные горные породы?

Как образуются метаморфические горные породы?

V .Итог урока, выставление оценок.

VI . Рефлексия Поднимают смайлик с разным выражением лица, по которому понятно: понравился урок или нет.

VII .Домашнее задание: Параграф 8 ,составить кроссворд «Горные породы»

(не более 15 слов),стр45 зад 6,видеогеография, проект «Образование горных пород»

Приложение

Практикум в малых группах с использованием коллекции горных пород и минералов.«Свойства горных пород и минералов»

происхождение

цвет

блеск

прозрачность

твёрдость

Изучение внутреннего строения планет, в том числе нашей Земли — чрезвычайно сложная задача. Мы не можем физически «пробурить» земную кору вплоть до ядра планеты, поэтому все знания полученные нами на данный момент — это знания полученные «на ощупь», причем самым буквальным образом.

Как работает сейсморазведка на примере разведки нефтяных месторождений. «Прозваниваем» землю и «слушаем», что принесет нам отраженный сигнал

Дело в том, что наиболее простой и надежный способ узнать что же находится под поверхностью планеты и входит в состав её коры — это изучении скорости распространения сейсмических волн в недрах планеты.

Известно, что скорость продольных сейсмических волн возрастает в более плотных средах и напротив, уменьшается в рыхлых грунтах. Соответственно, зная параметры разных типов породы и имея расчетные данные о давлении и т.п., «слушая» полученный ответ, можно понять через какие слои земной коры прошел сейсмический сигнал и как глубоко они находятся под поверхностью.

Изучение строения земной коры с помощью сейсмоволн

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

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

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

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

Земная кора

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

Мантия

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

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

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

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

Внутреннее строение нашей планеты

Ядро Земли

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

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

Многие ученые считают, что ядро находится в расплавленном состоя­нии. Его внешняя часть характеризуется резко пониженными значениями скоростей продольных волн, во внутренней ча­сти (радиусом в 1200 км) скорости сейсмических волн вновь возрастают до 11 км/с. Плотность пород ядра равна 11 г/см 3 , и она обуславливается наличием тяжелых элементов. Таким тяжелым элементом может быть железо. Вероятнее всего, железо является составной частью ядра, так как ядро чисто железного или железо-никелевого состава должно иметь плотность, на 8-15% превышающую существующую плот­ность ядра. Поэтому к железу в ядре, по-видимому, при­соединены кислород, сера, углерод и водород.

Геохимический метод изучения строения пла­нет

Имеется еще один путь изучения глубинного строения пла­нет - геохимический способ . Выделение различных оболочек Земли и других планет земной группы по физическим параметрам находит достаточно четкое геохимическое подтверждение, основанное на теории гетерогенной аккреции, согласно кото­рой состав ядер планет и их внешних оболочек в основной своей части является исходно различным и зависит от само­го раннего этапа их развития.

В результате этого процесса в ядре концентрировались наиболее тяжелые (железо-никелевые ) компоненты, а во внешних оболочках - более легкие сили­катные (хондритовые ), обогащенные в верхней мантии лету­чими веществами и водой.

Важнейшей особенностью планет земной группы ( , Земля, ) явля­ется то, что их внешняя оболочка, так называемая кора , со­стоит из двух типов вещества: «материкового » - полевошпа­тового и «океанического » - базальтового.

Материковая (континентальная) кора Земли

Материковая (континентальная) кора Земли сложена гранитами или породами, близкими им по составу, т. е. породами с большим количеством полевых шпатов. Образование «гра­нитного» слоя Земли обусловлено преобразованием более древних осадков в процессе гранитизации.

Гранитный слой надо рассматривать как специ­фическую оболочку коры Земли - единственной планеты, на которой получили широкое развитие процессы дифферен­циации вещества с участием воды и имеющей гидросферу, кислородную атмосферу и биосферу. На Луне и, вероятно, на планетах земной группы континентальная кора слагается габбро-анортозитами - породами, состоящими из большого количества полевого шпата, правда, несколько другого соста­ва, чем в гранитах.

Этими породами сложены древнейшие (4,0-4,5 млрд. лет) поверхности планет.

Океаническая (базальтовая) кора Земли

Океаническая (базальтовая) кора Земли образована в ре­зультате растяжения и связана с зонами глубинных разло­мов, обусловивших проникновение к базальтовым очагам верхней мантии. Базальтовый вулканизм накладывается на ра­нее сформировавшуюся континентальную кору и является от­носительно более молодым геологическим образованием.

Проявления базаль­тового вулканизма на всех планетах земного типа, по-видимому, аналогичны. Широкое развитие базальтовых «морей» на Луне, Марсе, Меркурии, очевидно, связано с растяжени­ем и образованием вследствие этого процесса зон проницае­мости, по которым базальтовые расплавы мантии устрем­лялись к поверхности. Этот механизм проявления базальто­вого вулканизма является более или менее сходным для всех планет земной группы.

Спутница Земли - Луна также имеет оболочечное строе­ние, в целом повторяющее земное, хотя и имеющее разительно отличие по составу.

Тепловой поток Земли. Горячее всего в районе разломов земной коры, а холоднее — в районах древних материковых плит

Метод измерения теплового потока для изучения строения пла­нет

Еще один путь изучения глубинного строения Земли - это изучение ее теплового потока. Известно, что Земля, го­рячая изнутри, отдает свое тепло. О нагреве глубоких гори­зонтов свидетельствуют извержения вулканов, гейзеры, го­рячие источники. Тепло - главный энергетический источник Земли.

Прирост температуры с углублением от поверхно­сти Земли в среднем составляет около 15° С на 1 км. Это значит, что на границе литосферы и астеносферы, располо­женной примерно на глубине 100 км, температура должна быть близкой к 1500° С. Установлено, что при такой темпера­туре происходит плавление базальтов. Это означает, что астеносферная оболочка может служить источником магмы ба­зальтового состава.

С глубиной изменение температуры про­исходит по более сложному закону и находится в зависи­мости от изменения давления. Согласно расчетным данным, на глубине 400 км температура не превышает 1600° С и на границе ядра и мантии оценивается в 2500-5000° С.

Установлено, что выделение тепла происходит постоян­но по всей поверхности планеты. Тепло - важнейший физи­ческий параметр. От степени нагрева горных пород зависят некоторые их свойства: вязкость, электропроводность, магнитность, фазовое состояние. Поэтому по термическому состоянию можно судить о глубинном строении Земли.

Изме­рение температуры нашей планеты на большой глубине - задача технически сложная, так как измерениям доступны лишь первые километры земной коры. Однако внутренняя температура Земли может быть изучена косвенным путем при измерениях теплового потока.

Несмотря на то, что основным источ­ником тепла на Земле является Солнце, суммарная мощность теплового потока нашей планеты превышает в 30 раз мощность всех электростанций Земли.

Измерения показали, что средний тепловой поток на кон­тинентах и в океанах одинаков. Этот результат объясняется тем, что в океанах большая часть тепла (до 90%) поступает из мантии, где интенсивнее происходит процесс переноса вещества движущимися потоками - конвекцией .

Конвек­ция - процесс, при котором разогретая жидкость расширяет­ся, становясь легче, и поднимается, а более холодные слои опускаются. Поскольку мантийное вещество ближе по сво­ему состоянию к твердому телу, конвекция в нем протека­ет в особых условиях, при невысоких скоростях течения ма­териала.

Какова же тепловая история нашей планеты? Ее пер­воначальный разогрев, вероятно, связан с теплом, образован­ным при соударении частиц и их уплотнении в собственном поле силы тяжести. Затем тепло явилось результатом радио­активного распада. Под воздействием тепла возникла слои­стая структура Земли и планет земной группы.

Радиоактив­ное тепло в Земле выделяется и сейчас. Существует гипоте­за, согласно которой на границе расплавленного ядра Земли продолжаются и поныне процессы расщепления вещества с выделением огромного количества тепловой энергии, разо­гревающей мантию.