Химический состав недр земли

Химический состав недр земли

Химический состав недр земли|земли

Химический и минеральный состав недр Земли|Земли .

Определение химического и минерального состава геосфер Земли|Земли представляет собой очень сложную задачу , которая во многом может быть решена лишь весьма приблизительно , основываясь на косвенных данных. Прямые определения возможны только в пределах земной коры, горные породы которой неоднородны по своему составу и сильно различаются в разных местах . Средний химический состав горных пород земной коры приведён в таблице 2 по данным А.А.Ярошевского , где чётко видна|видна разница в составе между континентальной и океанической корой , которая носит принципиальный характер . Верхний слой континентальной коры состоит из гранитов и метаморфических пород , которые обнажаются на кристаллических щитах древних платформ. Нижний слой коры практически нигде не вскрыт, но в его составе должны преобладать основные породы – базиты , как магматические, так и метаморфические. Об этом свидетельствуют геофизические и экспериментальные данные. Тем не менее, приведённый выше средний состав земной коры, может быть отнесён только к верхней части земной коры, тогда как состав нижней коры всё ещё остаётся областью догадок.

Горные породы, слагающие континентальную кору , несмотря на своё разнообразие , представлены несколькими главными типами. Среди осадочных пород преобладают песчаники и глинистые сланцы ( до 80%), среди метаморфических – гнейсы и кристаллические сланцы, а среди магматических – граниты и базальты. Следует подчеркнуть, что средние составы песчаников и глинистых сланцев близки к средним составам гранитов и базальтов, что свидетельствует о происхождении первых за счёт выветривания и разрушения вторых.

В океанической коре по массе абсолютно преобладают базальты ( около 98%), в то время как осадочные породы самого|самого верхнего слоя имеют очень небольшую мощность. Самыми распространёнными минералами земной коры являются полевые шпаты , кварц, слюды|слюды , глинистые минералы, образовавшиеся за счёт выветривания полевых шпатов. Подчинённое значение имеют пироксены и роговые обманки . Состав верхней и нижней мантии может быть определён только предположительно, основываясь на геофизических и экспериментальных данных. Верхняя мантия, ниже границы Мохоровичича с наибольшей долей|долей вероятности сложена ультраосновными породами, обогащёнными Fe и М g, но в тоже время обеденными кремнезёмом . Не исключено , что среди пород верхней мантии много эклогитов, которые образуются при высоких давлениях, о чём свидетельствует появление в них минерала граната , устойчивого при том давлении , которое существует в верхней мантии.

Основными минералами вещества верхней мантии являются оливин и пироксены . По мере увеличения глубины|глубины , твёрдое вещество мантии скачкообразно, на границах , устанавливаемых сейсмическим методом , претерпевает структурные преобразования , сменяясь всё|все более плотными модификациями минералов и при этом не происходит изменение химического состава вещества.

Химический и минеральный состав ядра|ядра предполагается на основании расчётных давлений , около 1,5 Мбар, существующих глубже 5120 км. В таких условиях наиболее вероятно существование вещества , состоящего из Fe с 10% Ni и некоторой примеси|примеси серы во внешнем ядре , которая образует с железом минерал троилит . Как полагает А.А.Ярошевский, именно эта легкоплавкая эвтектическая смесь обеспечивает стабильность жидкого внешнего ядра|ядра , выше которого находится твёрдая силикатная мантия.

Таким образом, Земля оказывается расслоённой на металлическое ядро и твёрдую силикатную мантию и кору , что обуславливается различной плотностью и температурой плавления,т.е . различиями физических свойств вещества мантии и ядра|ядра согласно представлениям А.А. Ярошевского . Эти различия могли сформироваться ещё на стадии гетерогенной аккреции планеты .

Земная кора – тонкая оболочка нашей планеты , обогащена легкоплавкими соединениями, образовавшимися при плавлении мантийного вещества . Поэтому магматизм, во всех его проявлениях, и является тем главным механизмом, обеспечивающим формирование легкоплавкой фракции и её продвижение во внешнюю зону Земли|Земли , т.е . формирование земной коры. Магматические процессы фиксируются с самого|самого раннего геологического времени , породы которого доступны наблюдению, а , следовательно, в это же время началась дегазация мантии, в результате чего были сформированы атмосфера и гидросфера .

Химический состав недр земли|земли

Магнитное поле Земли .

Магнитное поле современной Земли|Земли характеризуется : склонением D, наклонением I и напряжённостью Н, измеряемую в тёслах .

Существуют карты линий равных величин магнитных склонений изогон и линий равных магнитных наклонений изоклин. На северном магнитном полюсе наклонение равно +90

О( на южном соответственно -90О). В пределах магнитного экватора , не совпадающего с географическим , наклонение равно нулю. Современное магнитное поле Земли лучше всего описывается полем геоцентрического смещённого диполя с наклоном по отношению к оси|оси вращения Земли|Земли в 11,5° . Напряжённость современного магнитного поля составляет около 0,5 эрстед или 0,1 а / м , и считается, что в геологическом прошлом величина напряжённости могла колебаться , но максимум на порядок. Геомагнитное поле Земли|Земли последние 2,0-3,5 млрд.лет принципиально не изменялось , как это установлено палеомагнитными исследованиями , а это больше половины её геологической истории. Ещё в XV веке было обнаружено изменение магнитного склонения со временем. Так называемые вековые вариации всех остальных элементов магнитного поля сейчас установлены достоверно и регулярно составляются специальные карты изопор , т.е .линий равных годовых изменений какого — либо элемента магнитного поля .

Такие карты можно использовать только в определённый, не более 10 лет, интервал времени , в связи с периодичностью вековых , особенно “быстрых ” вариаций. Всё|Все магнитные материковые аномалии, например, изогоны , медленно, со скоростью 22 (0,2 % в год ) км, смещаются в западном направлении. Западный дрейф обусловлен процессами, связанными с генерацией магнитного поля Земли .

Происхождение магнитного поля Земли и по сей день остаётся загадкой для учёных, хотя существует много гипотез для объяснения этого феномена. То магнитное поле , которое существует , является полем , обусловленным причинами внутренней динамики Земли|Земли . Этот последний источник вносит наибольший вклад в формирование геомагнитного поля|поля и именно его генезису посвящено большинство гипотез. Внутреннее строение Земли|Земли , изученное с помощью различных сейсмических волн , возникающих от землетрясений и искусственных взрывов и, как уже говорилось выше, характеризуется наличием сферических оболочек , вещество которых имеет разный состави разные физические свойства . С глубины|глубины 2900 км и до центра Земли с точкой 6371 км располагается ядро Земли|Земли , внешняя оболочка которого обладает свойствами жидкости, т.к. она не пропускает поперечные сейсмические волны|волны . Внутреннее ядро железо — никелевого состава, как и силикатная мантия, слагаются твёрдым веществом . Наличие жидкой сферической оболочки внешнего ядра|ядра и вращение Земли|Земли составляют основу гипотез возникновения магнитного поля , основанных на принципе магнитного гидродинамо .

Что может происходить в жидком проводящем ядре Земли|Земли ? Поскольку нижняя граница внешнего ядра|ядра имеет более высокую температуру, чем верхняя, может возникнуть конвекция. Более лёгкая нагретая жидкость будет подниматься вверх, а более холодная и плотная жидкость – опускаться вниз . Конвекция обусловлена действием Архимедовой силы. Условие возникновения конвекции определяется числом Рэлея Ra: Ra=(H2β gδT)/(νa)

Где Н – толщина слоя жидкости ( толщина внешнего ядра|ядра H=1000 км, β — температурный коэффициент объёмного расширения, g – ускорение силы тяжести , δТ – разность температур на верхней и нижней границах , ν — кинематическая вязкость ν= η / ρ , η — вязкость , ρ — плотность, а – температуропроводность жидкости. Если это безразмерное число меньше или равно единице , конвекции не происходит . Если Rа > 1, конвекция существует .

Само по себе движение проводящей жидкости не приводит к появлению магнитного поля . Чтобы в движущейся проводящей жидкости возник ток, необходимо внешнее магнитное поле . Тогда при определённых конфигурациях движений и соотношениях скорости и потерь , выделяющихся в виде тепла, возможно самоподдерживающееся динамо. Характерным|Характерным временем этого процесса является время магнитной диффузии – время распада токовой системы за счёт диффузии: td = 13000 лет. Поэтому проблема динамо заключается в том , чтобы найти такие движения в жидком ядре Земли|Земли , которые непрерывно поддерживали бы магнитное поле . Можно сказать, что движения в ядре обусловлены необходимостью передачи тепла изнутри наружу, а магнитное поле есть побочный продукт, вызванный тем , что жидкость оказалась электропроводной . В качестве слабого начального магнитного поля , необходимого для начала генерации, может быть межпланетное магнитное поле Солнца, величина которого на расстоянии земной орбиты (1 А.Е.) примерно 6 нТл (6 гамм).

Если бы Земля не вращалась достаточно быстро вокруг своей оси|оси, в силу симметрии движений магнитное поле не возникло . Быстрое вращение Земли|Земли вокруг своей оси|оси приводит к возникновению Кориолисовой силы.

Можно уверенно полагать , магнитное поле всегда было дипольным , в среднем ось диполя всегда была близка к оси|оси вращения Земли|Земли и напряжённость поля|поля существенно не менялась на протяжении геологической истории после формирования ядра|ядра .

 

Видео по теме : Химический состав недр земли


Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector