Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цель урока. Закрепить знания учащихся о формах и размерах Земли, ее внутреннем строении, методах ее изучения, дать элементарные представления о земной коре.

Ведущие понятия: сейсмограф, земная кора, мантия, ядро, осадочные, метаморфические и магматические породы, полезные ископаемые, оболочки земли, атмосфера, литосфера, гидросфера, биосфера, геосфера.

Основные положения. Как изучают земные глубины. Из каких пород состоит земная кора, как они залегают, чем отличается строение земной коры под материками и океанами. Увеличение температуры земных недр с глубиной. Мантия и ядро.

Оборудование. Глобус, таблица "Внутреннее строение Земли", коллекция горных пород, презентация "Что у Земли внутри".

Методы и приемы.

• Фронтальная беседа о форме и размерах Земли, о методах ее изучения.
• Практическое занятие с коллекцией горных пород.
• Воображаемое путешествие к центру Земли; составление графического конспекта, презентация, мультимедийное приложение к учебнику.

Межпредметные связи. Форма и размеры Земли. Строение Земли. Горные породы.

Этапы урока

Организационный.

Объяснение учителя, сопровождающееся просмотром презентации.

Основные понятия учащиеся записывают в тетрадь при помощи учебника.

Строение Земли. Земные оболочки

Вам уже известно, что наша Земля - это планета, маленькая частичка в огромной вселенной. Возраст Земли (по данным радиометрических определений горных пород) - около 4,5 млрд лет.

Диаметр планеты Земля: экваториальный - 12755 км, полярный - 12714 км.

Изучая нашу планету в целом, ученые давно выделили ряд присущих ей оболочек, или сфер (греч. "сфера" - шар). Геосферы Земли - концентрические, сплошные или прерывистые оболочки Земли, различающиеся по химическому составу, агрегатному состоянию и физическим свойствам.

Выделяют следующие геосферы:

Воздушная оболочка, или атмосфера (греч. "атмос" - пар), связанная с ней силой тяжести и принимающая участие в ее суточном и годовом вращении; водная оболочка, или гидросфера (греч. "гидор" - вода), включающая всю химически не связанную воду, независимо от ее состояния (жидкого, твердого или газообразного), и литосфера (греч. "литос" - камень) - каменную оболочку Земли мощностью 50 - 200 км, включающая земную кору и верхнюю часть верхней мантии. Кроме этих оболочек выделяют еще и биосферу - область Земли, в которой развивается жизнь.

Вы знаете, что наука география - это наука о Земле. Понятно, что невозможно понять Землю, не изучив ее оболочки. Но география изучает не только оболочки Земли, но и их взаимодействие друг с другом.

Что находится внутри Земли?

1. Внутреннее строение Земли. Человечеству давно хотелось узнать, что находится в глубине Земли. Но выяснить это не так-то легко. Пока что людям удалось пробурить скважину глубиной всего 15 км. Поэтому ученым приходится исследовать глубины Земли с помощью различных приборов.

Как изучают земную кору. С давних пор геологи изучают обнаженные горные породы, то есть места, где видны коренные горные породы (обрывы, склоны гор, крутые берега). В некоторых местах бурят скважины. Самая глубокая скважина (15 км) пробурена на Кольском полуострове. Изучить строение земной коры помогают шахты, которые роют для добычи полезных ископаемых. Из скважин и шахт извлекают образцы горных пород. По этим образцам узнают о происхождении горных пород, их изменении, а также об их составе и строении. Но эти методы позволяют исследовать только верхнюю часть земной коры и лишь на суше.

Проникнуть гораздо глубже помогает наука геофизика, а познать глубокие недра в наше время позволяет сейсмология - наука о землетрясениях. Внутреннее строение земли изучается геофизическими методами по распространению сейсмических волн. Состав пород мантии и ядра определяется по аналогии с составом метеоритов.

Все знания о внутреннем строении земли базируются на изучении косвенных данных о физических свойствах вещества.

В последнее время для изучения земной коры стало возможным использовать информацию, которая поступает со спутников из космоса. С их помощью можно даже получить фотографии для Мирового океана до глубины 600 - 700 м.

Внутреннее строение Земли сложное. На сегодняшний день удалось установить, что земной шар состоит из 3 частей: ядра в середине, огромной мантии, занимающей 5/6 всего объема Земли, и тонкой наружной земной коры.

Ядро - центральная часть Земли делится на 2 слоя: внутреннее ядро и внешнее. Внутреннее ядро твердое, внешнее - жидкое, оно находится в расплавленном состоянии. Составляет 16% объема Земли и 34% ее массы. Температура ядра достигает 6000 градусов Цельсия (от 2000 до 5000). Ученые предполагают, что оно состоит в основном из железа и никеля. Радиус ядра около 3470 км. Ядро покрыто мантией. С процессами в жидком ядре, вероятно, связано происхождение постоянной составляющей магнитного поля Земли. Площадь поверхности ядра Земли составляет 148,7 млн км кв., что соответствует площади всех материков Земли. Таким образом, Земля как бы уравновешивает свои внутренние и внешние силы. Объяснить это явление пока трудно, однако это явление кажется неслучайным.

Мантия (в переводе с латинского языка означает "покрывало") - оболочка "твердой" Земли между земной корой и ядром, составляет 83% от объема Земли. Несмотря на высокую температуру (до 2000 градусов Цельсия), вещество мантии из-за большого давления находится в твердом пластичном состоянии, за исключение зоны астеносферы. Мантия состоит из верхнего и нижнего слоя. Правда, в верхней части мантии имеется слой, который частично размягчен и пластичен. Но над ним мантия снова становится твердой. Условия существования вещества внутри земного шара сильно отличаются от условий на земной поверхности, поэтому вещество там имеет особое состояние и может премещаться, но очень медленно. Внутреннее тепло земли передается и земной коре. Иногда вещество мантии изливается на Земную поверхность в виде магмы (в переводе с греческого "густая мазь").

Астеносфера - слой пониженной вязкости в верхней мантии. Основной источник магмы. Под континентами находится на глубине около 100 км. Под океанами - 250 - 300 км.

2. Земная кора. Верхняя твердая оболочка Земли называется литосферой, а самая верхняя часть литосферы это земная кора. Ее строение и толщина на разных участках отличаются.

Земная кора составляет не более 1,2% объема Земли и 0,7% ее массы. Отделяется от мантии поверхностью Мохоровичича, которая определяется по резкому изменению скорости сейсмических волн.

Если взглянуть на глобус, то бросается в глаза, что суша и вода собраны в обширные пространства: суша - в материки, вода - в океаны. Разделение земной поверхности на материки и океаны не случайно, она зависит от строения земной коры.

Материковая кора устроена иначе и отличается по толщине от океанической. Ее толщина от 5 до 75 км, причем по материками она значительно толще, чем под океаном (3 - 7 км). В материковой коре выделяются 3 слоя: верхний - осадочный; средний - "гранитный" (близкий по своим свойствам к граниту) и нижний - "базальтовый" (состоит главным образом из базальта). Океаническая кора имеет только 2 слоя: осадочный и "базальтовый". Поверхность земной коры неровная: мы видим на ней горы, равнины, холмы, овраги. Все неровности земной поверхности называют рельефом (от латинского "релево" - поднимаю).

Земная кора состоит из горных пород. Гранит, известняк, каменный уголь, глина, песок - все это горные породы. Они очень разнообразны по своему цвету, блеску, температуре плавления и многим другим свойствам. Хотя за ними закрепилось название "горные", они находятся и на равнинах под слоем почвы. Горные породы бывают плотными и рыхлыми. Плотные - достаточно прочные камни, например гранит, известняк. Рыхлые - породы, которые рассыпаются или легко разламываются руками. Это глина, песок, торф.

Горные породы состоят из минералов. Например, гранит состоит из 3 минералов - кварца, слюды и полевого шпата. Это хорошо заметно, если рассмотреть образец гранита под лупой. Встречаются в природе горные породы, состоящие из одного минерала. Так, известняк состоит из минерала кальцита.

Маленькая экскурсия в мир камней

Магматические горные породы - гранит, базальт и другие- составляют до 60% объема земной коры. Они образовались из магмы в результате ее остывания. Осадочные горные породы формируются при накоплении обломков других горных пород или остатков организмов на поверхности суши или на дне океана. К ним относятся песок, глина, мел, известняк.

Метаморфические горные породы образуются из магматических и осадочных горных пород, подвергшихся воздействию высокой температуры и давления (мрамор, кварцит, гнейс и др.).

Горные породы и минералы, которые используются человеком, называют полезными ископаемыми. Земная кора - источник самых разнообразных полезных ископаемых, которые интенсивно используются человеком, со многими из которых вы уже познакомились в младших классах. Однако существует еще много вопросов, связанных с использованием богатств земных недр, которые требуют серьезного изучения Земли. Сравнительно недавно было установлено, что земная кора и расположенный под ней самый верхний твердый слой мантии - не сплошные, а как бы составлены из отдельных частей - плит. Плиты очень медленно (со скоростью несколько см в год) движутся - скользят по размягченному, пластичному слою мантии. В результате материки перемещаются по поверхности Земли. Конечно, мы этого не замечаем, но на протяжении многих миллионов лет расположение материков значительно изменилось. В тех местах, где плиты смыкаются, часто возникают землетрясения и извержения вулканов.

3) Проверь свои знания

1. Каково внутреннее строение Земли?

2. Что представляет собой земное ядро?

3. Какими свойствами обладает вещество мантии?

4. Как называются неровности земной поверхности?

5. Что такое горные породы и минералы?

6. Что называется полезными ископаемыми?

7. Почему движутся материки?

8.Везде ли земная кора имеет одинаковую толщину?

9. Зачем нужно изучать строение Земли? Какими способами это можно делать?

10. Дополните фразы. Температура вещества в ядре достигает: Температура вещества мантии - до: Земная кора имеет толщину:

11. Дополните схему Горные породы бывают плотные (_______, ________) и рыхлые (___________, __________)

12. Покажите с помощью этой схемы состав гранита

_______________
_______________ _______________
_______________

13. Дайте определения

1. Рельеф -
2. Полезные ископаемые -

14. Приведите примеры горных пород и минералов, которые встречаются в вашей местности.

15. Какие утверждения верны?

1. Мантия - это верхняя оболочка Земли.
2. Ядро состоит в основном из железа и никеля.
3. Земная кора находится в центре нашей планеты.
4. Слово "рельеф" в переводе с греческого означает "покрывало".
5. Земная кора состоит из горных пород.
6. Горные породы состоят из минералов.
7. Горные породы всегда образованы множеством минералов.
8. Гранит - это минерал.
9. Земная кора вместе с верхним слоем мантии сложена из подвижных плит.
10. Материки совершенно неподвижны.

16. Выберите правильный ответ

16.1 Землю составляют

а) ядро и земная кора

б) ядро, мантия и земная кора

в) мантия и земная кора

16.2. Ядро земли состоит из

а) одного слоя

б) двух слоев

в) трех слоев.

17. Зачем изучают строение Земли?

18. Как изучают строение Земли?

19. Что находится в центре Земли?

20. Чем отличается Земная кора материков от океанов?

21. Почему температура горных пород увеличивается с глубиной?

22. Почему при заполнении трещин в земной коре мантия переходит в жидкое состояние?

Подумайте!

• Почему одни участки суши медленно поднимаются, а другие - опускаются?
• Как ученые изучают состав земной коры?

4) Обратитесь к диску

Изучите материал урока и выполните предложенные задания

5) Практическая работа. Домашнее задание.

Составление схемы и описания внутреннего строения Земли. Изучение коллекции горных пород.

Для определения характера залегания горных пород можно использовать не только естественные, но и искусственно подготовленные обнажения. Можно предложить учащимся зарисовать окружающие их формы рельефа, обнажения, показав с помощью окраски различия в составе горных пород.

Выполнение работы можно начать с характеристики и описания основных форм рельефа. Для этого учитель заранее определяет место экскурсии - холмистая поверхность, овраги, искусственные углубления. В процессе выполнения отрабатываются приемы измерения высоты холма или глубины котловины. Отметки высот и глубин учащиеся заносят в заранее подготовленную таблицу. На основе полученных данных они могут построить схему изображения холма или впадины с помощью горизонталей.

Характеризуя окружающую поверхность, учащиеся описывают основные формы рельефа, перечисляют географические объекты, находящиеся в пределах непосредственного наблюдения. Для работы по описанию характера залегания пород на естественном или искусственном обнажении учащимся предлагается план:

Описание обнажения

1. Вертикальный размер обнажения.

2. Толщина и состав каждого слоя горных пород.

3. Цвет и структура каждого слоя горных пород.

4. Основные различия верхнего и нижнего слоев обнажения (по толщине, составу, цвету).

6). Итоговая проверка знаний. Тест

Вариант 1.

1. Внутреннее строение Земли характеризуется следующей сменой ее частей:

а) земная кора, ядро, мантия;

б) ядро, мантия, земная кора;

в) мантия, земная кора, ядро;

г) ядро, земная кора, мантия.

2. Горные породы, преобразованные в недрах земли в результате опускания участков земной коры, называются:

а) магматическими;

б) осадочными;

в) метаморфическими.

3. К магматическим горным породам относятся

а) кварцит;

в) известняк;

г) гранит.

4. В результате горизонтальных движений в земной коре образуются

а) горсты;

б) грабены;

в) разломы;

г) складки

5. Возвышение, образованное продуктами извержения вещества мантии на земную поверхность, называется

а) вулканом;

б) гейзером;

в) кратером;

г) жерлом.

а) Восточно-Европейская равнина;

б) Аравийское плоскогорье;

в) горы Анды;

г) Скандинавские горы;

д) вулкан Визувий;

е) гора Джомолунгма?

Вариант 2.

1. Толщина и температура мантии Земли составляет

а) 5 - 80 км, 4000 - 5000 градусов

б) 3470 км, около 2000 градусов

в) 2900 км, 4000 - 5000 градусов

г) 2900 км, около 2000 градусов

2. Горные породы, состоящие из пород и минералов, которые разрушались под действием ветра, воды, ледников, называются:

а) магматические;

б) обломочные;

в) метаморфические.

3. К метаморфическим горным породам относятся:

а) мрамор,

б) песчаник;

в) калийная соль;

в) базальт.

4. При вертикальном движении участков земной коры по разломам образуются

а) горсты;

б) грабены;

в) поднятия;

г) прогибы.

5. На полуострове Камчатка расположен самый высокий из действующих вулканов России -

а) Ключевская Сопка;

б) Кроноцкая Сопка;

в) Шивелуч;

г) Корякская сопка.

6. Какими числами на контурной карте "Литосфера" обозначены:

а) Западно-Сибирская равнина;

б) плоскогорье Декан;

в) горы Кордильеры;

г) Уральские горы;

д) вулкан Гекла;

е) вулкан Килиманджаро?

Вывод. Земля состоит из ядра, мантии и земной коры. Земная кора образована горными породами. Горные породы состоят из минералов.

Список литературы.

1. Природоведение. 5 класс: учеб. для общеобразовательных учреждений/ А. А. Плешаков, Н. И. Сонин. - 3-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2008. - 174, (2) с.: ил.
2. Герасимова Т. П. Начальный курс географии: Учеб. для 6 кл. общеобразоват. учреждений / Т. П. Герасимова, Н. П. Неклюкова. - М.: Дрофа, 2002. - 176 с.: ил., карт.
3. Природоведение: Рабочая тетрадь к учебнику 5 класса / А. А. Плешаков, Н. И. Сонин. - 5-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2002. - 64 с.: ил.
4. Природоведение. 5 класс: учеб. для общеобразовательных учреждений/ А. А. Плешаков, Н. И. Сонин. - 3-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 1997. - 174, (2) с.: ил.
5. Большой справочник по географии. - М.: "Олимп", "Издательство Астрель", "Фирма "Издательство АСТ", 2000. - 368 с.: ил.
6. Петров Н. Н. Начальный курс географии. 6 кл. - М.: Дрофа, 2001. - 136 с. - (Рабочая тетрадь для учителя)
7. Сиротин В. И. Практические работы по географии и методика их выполнения (6 - 10 классы): Пособие для учителя. - 4-е изд., испр. и доп. - М.: АРКТИ, 2003. - 136 с.: ил. (Метод. биб-ка)
8. Сиротин В. И. Сборник заданий и упражнений по географии. 6 - 10 ка. - 2-е изд., стереотип. - М.:Дрофа, 2004. - 256 с.: ил. - (Библиотека учителя).

Уже в детском возрасте я из-за своей любознательности задумывался что же у нас там, под ногами. Вот и я узнал о том, что там в глубине Земли, когда по телевизору показали научную программу о строении нашего «голубого шарика». Эта информация тогда шокировала и поразила меня. Мое детское сознание не было готово тогда узнать такую правду. В следующую неделю каждый, начиная от мамы с папой и заканчивая незнакомой тетей на улице, должны были выслушать нотацию о «внутреннем строении Земли». И теперь я попробую шокировать вас, вдруг и вы удивитесь чему ни будь.

Как выглядит "сердце" Земли

Хоть мы и живем в эру большого технологического прогресса и ученые все больше стремятся к звездам, они так до сих пор до конца не изучили нашу родную планету. То, что в «сердце» нашей планеты, всё еще с полной достоверностью не известно. Ну, раз не всё, то что-то же должно быть известно? Не первый век же тут живем. Да, известно и причем довольно многое. Современным ученым с помощью различных расчетов и приборов удалось выяснить, что же у нас под ногами:

• Ядро. Это, можно сказать, сердце Земли. И расположено оно в самом центре – на глубине от 3000 до 6000 километров. Ядро можно условно разделить еще на 2 слоя: внутреннее твердое ядро с гигантской температурой около 5000 градусов и внешнее ядро – вращающиеся потоки никеля и железа, образующие магнитное моле Земли.

• Мантия. Это самая большая часть нашей Земли. Она занимает 80% от всего объема. По большей части она твердая, но находится в постоянном движении. Чем ближе мантия к ядру, тем она жиже. А ближе к земной коре она образует твердые литосферные плиты.
• Земная кора. Самый верхний и самый тонкий слой, толщиной от нескольких километров до нескольких десятков. По сути, это то, по чему мы с вами ходим.

Важность знания о строении Земли

Знать о том, какие слои имеет Земля и из чего они состоят, довольно важно для ученых разных областей.

Сейсмологам нужно для определения и места возможных землетрясений и извержений. Геологам – для нахождения залежей полезных ископаемых и пригодных для строительства мест. Да и просто из любознательности, человека ведь всегда интересует неизведанное.

С незапамятных времен люди пытались изображать схемы внутреннего строения Земли. Их интересовали недра Земли как кладовые запасов воды, огня, воздуха, а также, как источник сказочных богатств. Отсюда - стремление проникнуть мыслью в глубины Земли, куда, по выражению Ломоносова,

рукам и оку возбраняет натура (т. е. природа).

Первая схема внутреннего строения Земли

Величайший мыслитель древности греческий философ , живший в IV веке до нашей эры (384-322), учил, что внутри Земли находится «центральный огонь», который вырывается наружу из «огнедышащих гор». Он полагал, что воды океанов, просачиваясь в глубь Земли, заполняют пустоты, потом по трещинам вода снова поднимается вверх, образует ключи и реки, которые впадают в моря и океаны. Так совершается круговорот воды.

Первая схема строения Земли Афанасия Кирхера (по гравюре 1664г.)

С той поры прошло более двух тысяч лет, и только во второй половине XVII века - в 1664 г появилась первая схема внутреннего строения Земли . Ее автором был Афанасий Кирхер . Она была далеко не совершенна, зато вполне благочестива, как это нетрудно заключить, взглянув на рисунок.

Земля изображалась твердым телом, внутри которого огромные пустоты соединялись между собой и поверхностью многочисленными каналами. Центральное ядро заполнялось огнем, а пустоты, что ближе к поверхности,- и огнем, и водой, и воздухом.

Составитель схемы был убежден, что внутри Земли очаги огня согревали ее и производили металлы. Материалом для подземного огня, по его представлениям, служили не только сера и каменный уголь, но также и другие минеральные вещества недр земных. Подземные потоки воды порождали ветры.

Вторая схема внутреннего строения Земли

В первой половине XVIII века появилась вторая схема внутреннего строения Земли . Ее автором был Вудворт . Внутри Земля заполнялась уже не огнем, а водой; вода создавала обширную водяную сферу, а каналы соединяли эту сферу с морями и океанами. Мощная твердая оболочка, состоящая из пластов горных пород, окружала жидкое ядро.

Вторая схема строения Земли Вудворта (по гравюре 1735 г.)

Пласты горных пород

О том, как образуются и располагаются пласты горных пород , впервые указал выдающийся исследователь природы датчанин Николай Стенсен (1638-1687). Ученый долго жил во Флоренции под именем Стено, занимаясь там врачебной практикой.

Горняки давно уже замечали закономерное расположение пластов осадочных пород. Стенсен не только правильно объяснил причину их образования, но и дальнейшие изменения, которым они подвергались.

Эти пласты, по его заключению, осели из воды. Первоначально осадки были мягкими, потом затвердели; сперва пласты залегали горизонтально, затем, под влиянием вулканических процессов, испытали значительные перемещения, чем и объясняется наклон их.

Но то, что было правильным по отношению к осадочным породам, нельзя, конечно, распространять на все прочие породы, слагающие земную кору. Как же они образовались? Из водных ли растворов или из огненных расплавов? Этот вопрос надолго, вплоть до 20-х годов XIX столетия, приковывал к себе внимание ученых.

Спор между нептунистами и плутонистами

Между сторонниками воды - нептунистами (Нептун - древнеримский бог морей) и сторонниками огня - плутонистами (Плутон - древнегреческий бог подземного царства) неоднократно возникали горячие споры.

Наконец, исследователи доказали вулканическое происхождение базальтовых пород, и нептунисты вынуждены были признать себя побежденными.

Базальт

Базальт - весьма распространенная вулканическая порода. Она часто выходит на поверхность земли, а на больших глубинах образует надежный фундамент земной коры . Для этой породы - тяжелой, плотной и твердой, темной окраски - характерно столбчатое сложение в виде пяти-шести-угольных отдельностей.

Базальт - прекрасный строительный материал. Он, кроме того, поддается плавке и применяется для производства базальтового литья. Изделия обладают ценными техническими качествами: тугоплавкостью и кислотоупорностью.

Из базальтового литья делаются высоковольтные изоляторы, химические баки, канализационные трубы и т. п. Базальты встречаются в Армении, на Алтае, в Забайкалье других районах.

Базальт отличается от остальных пород большим удельным весом.

Конечно, значительно труднее определить плотность Земли. А это необходимо знать для того, чтобы правильно понять строение земного шара. Первые и при этом достаточно точные определения плотности Земли были сделаны еще двести лет назад.

Плотность принималась в среднем из многих определений равной 5,51 г/см 3 .

Сейсмология

Значительную ясность в представления о внесла наука сейсмология , изучающая природу землетрясений (от древнегреческих слов: «сейсмос» - землетрясение и «логос» - наука).

В этом направлении предстоит еще большая работа. По образному выражению крупнейшего сейсмолога, академика Б. Б. Голицына (1861 -1916),

всякие землетрясения можно уподобить фонарю, который зажигается на короткое время и, освещая нам внутренности Земли, позволяет тем самым рассмотреть то, что там происходит.

С помощью очень чувствительных самопишущих приборов сейсмографов (от уже знакомого нам слова «сейсмос» и «графо» - пишу) выяснилось, что скорость распространения волн землетрясения через земной шар не одинакова: она зависит от плотности веществ, через которые распространяются волны.

Через толщу песчаника, например, они проходят в два с лишним раза медленнее, чем через гранит. Это позволило сделать важные заключения о строении Земли.

Земной шар , по современным научным воззрениям, можно представить в виде трех вложенных друг в друга шаров. Есть такая детская игрушка: цветной деревянный шар, состоящий из двух половинок. Если его раскрыть, внутри оказывается другой цветной шар, в нем - шар еще меньше и так далее.

• Первый наружный шар в нашем примере - земная кора .
• Второй - оболочка Земли, или мантия.
• Третий - внутреннее ядро .

Современная схема внутреннего строения Земли

Толщина стенок у этих «шаров» различна: у наружного - самая тонкая. Тут надо отметить, что земная кора не представляет собой однородного слоя одинаковой толщины. В частности, под территорией Евразии она изменяется в пределах 25-86 километров.

Как определяют сейсмические станции, т. е. станции, изучающие землетрясения, толщина земной коры по линии Владивосток - Иркутск- 23,6 км; между Питером и Свердловском- 31,3 км; Тбилиси и Баку - 42,5 км; Ереваном и Грозным - 50,2 км; Самаркандом и Чимкентом - 86,5 км.

Толщина оболочки Земли, наоборот, весьма внушительна - около 2900 км (в зависимости от толщины земной коры). Оболочка ядра несколько тоньше - 2200 км. Самое же внутреннее ядро имеет радиус в 1200 км. Напомним, что экваториальный радиус Земли - 6378,2 км, а полярный - 6356,9 км.

Вещество Земли на больших глубинах

Что же происходит с веществом Земли , составляющим земной шар, на больших глубинах ?
Общеизвестно, что с глубиной температура увеличивается. В каменноугольных шахтах Англии и в серебряных рудниках Мексики она настолько высока, что невозможно работать, несмотря на всякие технические приспособления: на глубине одного километра - свыше 30° жары!

Число метров, на которое нужно спуститься в глубь Земли, чтобы температура повысилась на 1°, называется геотермической ступенью . В переводе на русский язык - «степень нагревания Земли». (Слово «геотермический» сложено из двух греческих слов: «ге» - земля, а «терме» - жар. что сходно со словом «термометр».)

Величина геотермической ступени выражается в метрах и бывает различна (в пределах между 20-46). В среднем ее принимают в 33 метра. Для Москвы по данным, глубокого бурения геотермический градиент равен 39,3 метра.

Самая глубокая буровая скважины пока не превышает 12000 метров . На глубине свыше 2200 метров в некоторых скважинах уже появляется перегретый пар. Он с успехом используется в промышленности.

Однако, чтобы сделать отсюда правильные выводы, необходимо учесть еще и воздействие давления, которое тоже непрерывно повышается по мере приближения к центру Земли.
На глубине в 1 километр давление под материками достигает 270 атмосфер (под дном океана на той же глубине - 100 атмосфер) , на глубине 5 км - 1350 атмосфер, 50 км - 13 500 атмосфер и т. д. В центральных частях нашей планеты давление превышает 3 миллиона атмосфер!

Естественно, что с глубиной будет изменяться и температура плавления. Если, допустим, базальт плавится в заводских печах при 1155°, то на глубине 100 километров он начнет плавиться только при 1400°.

По предположениям ученых температура на глубине 100 километров равна 1500° и затем, медленно нарастая, только в самых центральных частях планеты достигает 2000-3000°.
Как показывают лабораторные опыты, под влиянием возраcтаюшего давления твердые тела - не только известняк или мрамор но и гранит - приобретают пластичность и обнаруживают все признаки текучести.

Такое состояние вещества характерно для второго шара нашей схемы - оболочки Земли. Очаги расплавленной массы (магма), непосредственно связанные с вулканами, имеют ограниченные размеры.

Ядро Земли

Вещество оболочки ядра Земли вязкое, а в самом ядре, в связи огромным давлением и высокой температурой, оно находится в особом физическом состоянии. Его новые свойства сходны в отношении твердости со свойствами жидких тел, а в отношении электропроводности - со свойствами металлов.

В больших глубинах Земли вещество переходит, как говорят ученые, в металлическую фазу, которую не возможно пока создать в лабораторных условиях.

Химический состав элементов земного шара

Гениальный русский химик Д. И. Менделеев (1834-1907) доказал, что химические элементы представляют стройную систему. Их качества находятся между собой в закономерных отношениях и представляют последовательные ступени единой материи, из которой построен земной шар.

• По химическому составу земную кору в основном образуют только девять элементов из более ста нам известных. Среди них прежде всего кислород, кремний и алюминий , затем, в меньшем количестве, железо, кальций, натрий, магний, калий и водород . На долю остальных приходится только два процента от общего веса всех перечисленных элементов. Земную кору в зависимости от ее химического состава называли сиаль. Это слово указывало на то, что в земной коре после кислорода преобладает кремний (по-латыни - «силициум», отсюда первый слог - «си») и алюминий (второй слог - «ал», вместе - «сиаль»).
• В подкорковой оболочке заметно увеличение магния. Поэтому ее и называют сима . Первый слог - «си» от силиция - кремния , а второй - «ма» от магния .
• Центральная часть земного шара полагали в основном образована из никелистого железа , отсюда ее название - нифе . Первый слог - «ни» указывает на присутствие никеля, а «фе» - железа (по-латыни «феррум»).

Плотность земной коры в среднем равна 2,6 г/см 3 . С глубиной наблюдается постепенное нарастание плотности. В центральных частях ядра она превышает 12г/см 3 , причем отмечаются резкие скачки, особенно на границе оболочки ядра и в самом внутреннем ядре.

Большие труды 0 строении Земли, ее составе и процессах распространения химических элементов в природе оставили нам выдающиеся советские ученые - академик В. И. Вернадский (1863-1945) и его ученик академик А. Е. Ферсман (1883- 1945)-талантливый популяризатор, автор увлекательных книг - «Занимательная минералогия» и «Занимательная геохимия».

Химический анализ метеоритов

Правильность наших представлений о составе внутренних частей Земли подтверждается также химическим анализом метеоритов . В одних метеоритах преобладает железо - они так и называются железными метеоритами , в других - те элементы, которые встречаются в горных породах земной коры, почему они и называются каменными метеоритами .

Каменные метеориты представляют обломки наружных оболочек распавшихся небесных тел, а железные - обломки их внутренних частей. Хотя по внешним признакам каменные метеориты и не похожи на наши горные породы, однако по химическому составу близки к базальтам. Химический анализ железных метеоритов подтверждает наши предположения о природе центрального ядра Земли.

Атмосфера Земли

Наши представления о строении Земли будут далеко не полными, если мы ограничимся только ее недрами: Земля окружена прежде всего воздушной оболочкой - атмосферой (от греческих слов: «атмос»- воздух и «сфайра» - шар).

Та атмосфера, которой была окружена новорожденная планета, содержала в парообразном состоянии воду будущих океанов Земли. Давление этой первичной атмосферы было поэтому выше современного.

По мере охлаждения атмосферы потоки перегретой воды изливались на Землю, давление становилось ниже. Горячие воды создали первичный океан - водную оболочку Земли, иначе гидросферу (от греческого «гидор» - вода), (подробнее: ). Водная оболочка, покрывая большую часть поверхности земного шара (около 71%), образует единый мировой океан.

Исследование глубин океана показало, что очертания его дна меняются. Те данные, которыми мы располагаем в настоящее время о морских глубинах, не могут быть отнесены к первичному океану, так как древнейшие отложения - в большинстве мелководные. Следовательно, в древнейшие эпохи развития нашей планеты преобладали мелкие водоемы, сейчас же мы наблюдаем обратное соотношение.

Что значит выяснить глубинное строение Земли? Необходимо узнать характер изменения основных характеристик вещества литосферы с глубиной: изменения структуры, энергонасыщенности и химического состава. Изучать необходимо именно вещество, потому что им сложен земной шар, а не просто отвлеченные геофизические параметры в виде скоростей сейсмических волн, различий магнитных свойств, плотности. Эти данные нужны для решения разных конкретных практических задач: сейсмическом районировании и других.

До какой глубины от поверхности литосферы можно изучать глубинное строение земного шара? Хотелось бы до центра нашей планеты. Но ограничения вызваны тем, что предстоит изучать структуру, энергонасыщенность и химический состав вещества каменной оболочки. Без получения вещества для анализа определить его структуру, энергонасыщенность и химический состав невозможно.

Следовательно, познание глубинного строения Земли возможно лишь до глубин, с которых удастся получить образцы проб для анализа. Сделать это можно до глубин видимой части литосферы, или порядка 15 км. Самые глубокие скважины так и не достигли глубины 13 км. Почти до такой глубины пробурена Кольская сверхглубокая скважина. Это реалии нашего времени.

Все, что изучается глубже интервалов возможного отбора проб вещества косвенными геофизическими методами по скорости сейсмических волн, измерениям электропроводности, силы тяжести, магнитных свойств - иными словами, снимающими физические характеристики вещества, должно обязательно заверяться образцами вещества с изучаемых глубин, т. е. интерпретироваться геологически. Если провести геологическую интерпретацию результатов геофизических исследований невозможно, нет смысла проводить эти работы для выяснения глубинного строения земного шара. Можно и нужно изучать характер изменения скоростей сейсмических волн от поверхности до центра планеты, плотностных и других особенностей, но это не будет познание глубинного строения Земли по веществу. По результатам таких измерений нельзя говорить о перидотитовой мантии, базальтовом слое земной коры, как и о земной коре, мантии и ядре в их вещественном выражении.

Глубинное строение литосферы начинается ниже ее поверхности. Геологическая карта показывает геологическое строение района на дневной поверхности. Недаром на геологической карте показывается возраст горных пород (обычно коренных), выходящих на поверхность. Чтобы выяснить геологическое строение объемное или на глубину, строятся геологические разрезы.

От дневной поверхности до нижней границы наблюдаемой части литосферы строение каменной оболочки земного шара следующее.

Основные законы сложения видимой части глубинного строения литосферы сформулированы в Главе II. Основные геологические законы. Суть их в том, что структура с глубиной делается все более крупнокристаллической, энергонасыщенность уменьшается, химический состав изменяется: уменьшается содержание с глубиной оксидов алюминия, железа, магния и кальция и увеличивается кремнезема. При образовании кварцита уменьшается до нуля присутствие не только оксидов алюминия, железа, магния и кальция, но и оксидов натрия и калия.

Следствия из этих законов. Ниже гранита и кварцита не могут быть горные породы с энергонасыщенностью большей, чем у гранита и кварцита. Ниже гранита и кварцита не могут быть горные породы с содержанием оксидов железа, магния и кальция больше, чем у гранита. Ниже гранита и тем более кварцита может быть вещество из оксида кремния.

История взглядов на глубинное строение Земли

Широкое развитие в Греции известняков, обусловивших проявление карста, привело к формированию многочисленных подземных пещер. Это позволило древним грекам говорить о наличии в Земле пустот и каналов. Такие представления о строении земного шара, распространенные на всю нашу планету, просуществовали до начала XIX в., или более двух тысяч лет.

В 1522 г. по завершению Эль Кано первого кругосветного путешествия, начатого Ф. Магелланом, была доказана сферическая форма нашей планеты.

Наблюдая в 1609 г. с помощью своего второго телескопа с увеличением в 32 раза Солнце, Г. Галилей (1564-1641) увидел на нем темные пятна. Они были приняты за свидетельства охлаждения светила, хотя протуберенцы, наоборот, указывают на активность Солнца, вспышки на нем. На основе этого умозаключения, полученного не при изучении земного вещества, Р. Декарт (1596-1650) в первой половине XVII в. предложил совершенно новое объяснение глубинного строения Земли, в основе своей сохранившегося до наших дней.

Он предположил, что Земля сначала была раскаленной звездой, как и Солнце, но небольшого размера. Поэтому остывание Земли происходило более быстрыми темпами, чем Солнца. Охлаждение привело к появлению на ее поверхности темных пятен. При дальнейшем остывании и взаимодействии частиц материи образовались другие оболочки. В центре земного шара, по Р. Декарту, находится огненное ядро, сложенное солнечным материалом. Оно окружено плотной оболочкой из вещества темных солнечных пятен. За ней расположена оболочка, в которой рождаются металлы. Выше находится водная оболочка, затем подземная полость (оболочка с многочисленными пустотами), наполненная воздухом. Самая верхняя поверхностная оболочка, окруженная воздухом.

Право на гражданство в геологии и вообще в естествознании представление Р. Декарта в виде гипотез плутонизма и Канта-Лапласа получило лишь через двести лет, так как в период своего становления резко не соответствовало религиозным представлениям о создании Земли и не было принято учеными.

К концу первой четверти XIX в. в естествознании утвердилось представление о возникновении Земли из раскаленной газообразной туманности, которое в настоящее время именуется гипотезой Канта-Лапласа. Вся внутренняя часть земного шара принималась расплавленной, сверху покрытой твердой корой охлаждения - земной корой мощностью до 10 миль (16 км). Земная кора разделялась на две части, лежащих одна на другой. Нижняя ее половина произошла из застывшего расплавленного материала, сохранившегося во внутренней части планеты. Она называлась огненной корой или плутонической. Сложена она плутоническими горными породами: гранитами, сиенитами, порфирами, гнейсами, мраморами, слюдистыми сланцами и др. Разрушение ее материала на дневной поверхности и снос возникших обломков в моря привело к формированию слоев глин, песчаников и известняков, образовавших наружную водную или нептуническую кору.

Между тем, еще полвека назад нептунисты тот же наблюдаемый разрез каменной оболочки земного шара от глин и песков на поверхности до гранита на глубине объясняли по-другому, противоположно плутонистам.

Занявший в 1775 г. кафедру минералогии в Френбергской “Горной школе” в Саксонии А.Г. Вернер (1750-1817) в место геологии - науки, заключавшейся в смелых гипотезах происхождения Земли, предложил новую науку - геогнозию, главная цель которой была в познании состава, строения и расположения минеральных толщ, составляющих видимую часть каменной оболочки земного шара. Однако отойти от общепринятой последовательности мышления: сначала происхождение Земли, потом ее строение, он не смог. Это видно по порядку перечисления задач геогнозии, указанных А.Г. Вернером.

Первоначально необходимо выяснить, какое отношение имеет Земля к другим небесным телам, и чем она является во Вселенной. Такое сравнение позволит сделать заключение о том, что произошло с нашей планетой за время ее существования с выяснением причин, происходивших с ней превращений.

Выяснить влияние органических (орудных) тел на твердую часть земного шара.

Выяснить влияние атмосферных тел на твердую часть земного шара.

Рассмотреть образующие (создающие) и разрушающие силы, действующие на земной шар, т. е. воду и огонь, и результаты действий этих сил.

Исследовать важнейшие естественные перемены, происходившие в разные времена с земным шаром, особенно в хронологическом порядке, т. е. которые из них были раньше, а какие позже.

В заключение необходимо подробно рассмотреть слагающие твердую часть земного шара горные породы. Изучение их должно вестись в том порядке, в каком они “по происхождению своему следуют”, что позволит разделить их по способу образования на различные типы.

С позиции индукции задачи естественно-научного исследования должны быть перечислены наоборот: сначала изучить состав и строение вещества литосферы, затем процессы, приведшие к формированию горных пород. Разделять же горные породы по происхождению вообще нельзя, потому что они не содержат признаков происхождения. Программа изучения каменной оболочки Земли, предложенная А.Г. Вернером, выполняется по настоящее время.

Рассматривая в природе последовательность напластования горных пород, слагающих твердую часть земного шара, нептунисты главное место в ней отводили глинистому сланцу, который вниз по разрезу постепенно превращается в слюдистый сланец, состоящий из кварца и слюды. Древнейший слюдистый сланец (лежащий ниже простого сланца) содержит уже и примесь полевого шпата. Посредством ее он переходит в гнейс, а тот в гранит полнокристаллического строения. Всем этим породам приписывалось химическое происхождение путем выпадения кристаллов из воды.

Кверху глинистый сланец постепенно переходит в сланец серой ваки - аргиллит, который и есть древнейшее из известных горных пород механического осаждения продуктов разрушения химических пород. О водном происхождении песков и глин сомневаться не приходится. Это можно наблюдать непосредственно в природе.

Делался общий вывод, что все наблюдаемые горные породы имеют водное происхождение. Отсюда и гипотеза нептунизма. Достоверно установлено, что верхняя часть известных на Земле отложений: глин, песков, песчаников, известняков, возникла из воды. Эти водноосадочные породы постепенно переходят в самые древние из известных образований, с часто наблюдаемым переслаиванием филлитов со сланцами и гнейсами. Между двумя такими толщами нет никакой границы.

Известный нептунист Д. де Вуазен писал, что ему никогда не приходилось проходить более нескольких миль по обнажению гранита, чтобы не встретить то в одном, то в другом месте перехода его в гнейс или слюдистый сланец. Почти во всех горных хребтах, продолжал Д. Де Вуазен, можно видеть как этот сланец, в свою очередь, переходит в глинистый (кровельный) сланец, в котором потом встречаются пласты каменного угля с отпечатками растений. Затем глинистый сланец начинает переслаиваться со слоями пород, содержащими остатки морских организмов. Видно желание не противоречить библейским мотивам, по которым Бог растения создал в третий день, а морских животных позже, в пятый день.

Древнейшими, или первичными нептунистами принимались граниты. Шотландский естествоиспытатель Дж. Геттон (1726-1797), занимаясь изучением прекрасно обнаженных разрезов Шотландии, усомнился в осадочном (водном) происхождении гранита. Сначала у него были теоретические рассуждения. Наблюдаемое беспорядочное расположение кварца, полевого шпата и слюды, слагающих гранит, не могло иметь место, если бы эта порода сформировалась путем кристаллизации солей из морской воды, как утверждали нептунисты. Растворимость в воде главных минералов гранита различна, поэтому в природе в этом случае должны были бы наблюдаться мономинеральные слои кварца, полевого шпата и слюды. Кристаллическая структура гранита из хаотически расположенных минералов свидетельствует об их кристаллизации из расплавленного материала. Следовательно, должны быть жилы гранита в вышележащих слоях.

Чтобы проверить свои теоретические построения, Дж. Геттон отправился в Грампианские горы исследовать “линию соединения гранитов и залегающих над ними наслоенных масс”. В Глен Тильте в 1785 г. он увидел разветвляющиеся от крупного тела красного гранита жилы, проходящие через черный слюдистый сланец и известняк. Подтверждение теоретических предположений о расплавленной изначальной природе гранита возбудило в Дж. Геттоне радость до того восторженную, что бывшие при нем проводники, по свидетельству его биографа, думали, что он открыл серебряную или золотую жилу.

Представлениям нептунистов о водном происхождении гранита был нанесен непоправимый удар. Расплавленная природа гранита проложила дорогу к следующей гипотезе геологии - плутонизму. Теоретической основой ему служила гипотеза Канта-Лапласа образования Земли из раскаленного огненного шара. По мере остывания земной шар сверху покрылся твердой корой охлаждения - земной корой мощностью около 10 миль (16 км). Находящаяся ниже внутренняя часть принималась расплавленной. Таким виделось глубинное строение Земли в первой половине XIX века.

Как видно, представления нептунистов и плутонистов на глубинное строение и происхождение слагающих земной шар горных пород были противоположными. Такое построение объяснений в науке не допустимо, нарушает одну из главных черт науки - приемлемость. Еще в 1913 г. Н. Бор сформулировал принцип соответствия, согласно которому всякая более новая (общая) гипотеза должна включать в себя старую гипотезу. Старая гипотеза получается из новой при определенных значениях определяющих ее параметров, т. е. является частным случаем новой (общей) гипотезы. Если же это не соблюдено, как видно на примере отсутствия преемственности плутонических представлений от нептунических, то новая гипотеза, в нашем случае - плутонизм, не имеет права на существование. Между прочим, естественно-научная модель геологии, рассматривающая лаву водно-силикатным раствором, а перекристаллизацию - переходом веществ в раствор, достижения им насыщения, в какой-то мере имеет общее с представлениями нептунистов.

Необходимо отметить, что гипотез в естественных науках вообще быть не должно. Об этом говорил еще И. Ньютон. Разговоры о гипотезах в естествознании являются отражением математического, дедуктивного в своей основе мышления: аксиоматические построения или эмпирические знания, затем наблюдения для поисков иллюстративного материала для их подтверждения. Нужно это для выяснения происхождения изучаемого, которое воспринимается таким, каким его видит исследователь. В принципе, это религиозные устремления.

Цель естествознания противоположная: в открытии законов строения и функционирования природных явлений и объектов, выведения следствий из них. Достигается это только индуктивным мышлением: от признаков объектов и явлений к понятиям, сравнение которых и приводит к закону. Законы не имеют исключений, а потому не допускают мнений или гипотез. Познание ведется путем создания моделей реального мира, не наблюдаемого людьми непосредственно органами чувств. Реальный мир - это абсолютная истина. Модель никогда не будет полным соответствием реальных явлений или объектов природы, поэтому вопрос о происхождении их не ставится. Нельзя выяснять генезис того, что не полностью выяснил.

Поэтому нет ничего удивительного в том, что фактический (прошу запомнить, что не интерпретационный) материал таких наук как физика и сейсмология, не подтвердил геологических следствий гипотезы Канта-Лапласа, основанных на дедукции.

Прежде всего у физиков вызвала сомнение возможность образования твердой земной коры над расплавленной глубинной оболочкой. По данным С.Д. Пуассона (1781-1840), отвердевание первоначально расплавленной Земли должно было начаться с ее центра. Исходя из своих огромных размеров, Земля не могла сразу вся покрыться равномерно корой охлаждения, которая в любом случае должна была дробиться бурлящим первичным расплавом на отдельные глыбы. Появившиеся при остывании поверхности земного шара твердые глыбы, как более тяжелые, чем расплав, обязаны были опускаться вниз. На глубине они расплавлялись, понижая температуру внутренней части планеты. Постепенно последующие твердые глыбы достигали центра Земли, и оттуда процесс полного отвердевания распространялся к земной поверхности. Земная кора теоретически не могла возникнуть! Это изначально ложный, ненаучный термин, который, однако, применяется в геологии и сейчас, делая ее ненаучной. Поэтому в естественно-научной модели геологии термин “земная кора” не используется, кроме как в историческом плане.

О полностью твердом выполнении земного шара свидетельствовали данные физиков о влияние на него притяжения Луны. Выяснилось, что возникающие под воздействием Луны приливы и отливы проявляются не только в гидросфере, вызывая периодические колебания уровня моря, но и в твердой части планеты. Незначительные колебания земной поверхности от таких приливов указывали на большую упругость вещества земного шара, что было бы невозможно при жидком состоянии его недр.

Зародившаяся во второй половине XIX в. сейсмология показала, что от очагов землетрясений до глубин трех тысяч километров распространяются продольные (сжатия и растяжения) и поперечные (сдвига) волны. Поперечные деформации с нарушением сплошности среды возможны только в твердых телах. В жидкостях и газах они гасятся (с современных позиций из-за высокой энергонасыщенности газов, атомы в которых постоянно перемещаются со скоростями сотни метров в секунду, и жидкостях, в которых молекулы также не стоят на месте). Получалось, что расплавленной оболочки внутри земного шара нет, и говорить о земной коре, расплавленном ядре оснований не было. Но поступили вопреки этому.

Приняли, что Земля сначала была расплавлена, а потом остыла. Конечно, никаких оснований для такого умозаключения не было, а по современным данным (отсутствия дожизненного времени, наличия в самых древних породах возраста 4 млрд. лет остатков нитчатых водорослей, клетка от клетки, живое от живого) оно вообще ложное. Поэтому все следствия по глубинному строению нашей планеты из этого ложного представления противоречат законам физики и химии, являясь ненаучными.

Считалось, что еще на расплавленной стадии земное вещество разделилось по плотности. Вниз к центру планеты опустились тяжелые металлы, сформировав железо-никелевое ядро. Вверх, естественно, всплыли легкие элементы(кремний - силициум и алюминий - Si+Al), из которых возникла гранитная земная кора - сиаль. Промежуточное положение занимает сима (Si+Mg), представляющее собой базальтовой подкоровое вещество, из которого выплавляется базальтовая магма для извержений вулканов. Такие, используемые и сейчас термины: железо-никелевое ядро, сима и сиаль, были предложены в начале XX в. австрийским геологом Э. Зюссом (1831-1914). Им привлекались данные и по метеоритам.

Почему использовано слово “термин”, а не “понятия”? Применение понятия подразумевает наличие необходимых и достаточных признаков объектов, характеризующих свойства эти объекты. Приведите хотя бы один признак или свойство железо-никелевого ядра, симы или сиаля по их вещественному сложению. Их нет. Почему? Потому что в природе нет железо-никелевого ядра, симы и сиали. Действительно, уже при своем появлении термины “сима” и “сиаль” противоречили основам химии. Так как симу (базальт) поместили ниже сиали (гранита), то имели в виду, что магний тяжелее алюминия (кремний у них общий). Но плотность магния 1,7 г/см 3 , тогда как у алюминия она - 2,7 г/см 3 . Порядковый номер магния в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева 12, атомная масса 24,312, алюминия соответственно 13 и 26, 9815, кремния - 14 и 28,086. Самый тяжелый из них кремний. Его в граните 70%, а в нижележащем базальте всего 50%. Сплошные нелепицы.

Граниты были названы сиалью потому, что в них много алюминия, а в симе (базальте) его, стало быть, меньше. На самом деле все наоборот! В граните глинозема 14,30%, а в базальте на два с лишнем процента больше - 16, 48%.

В начале XX в. сима, помещенная под земной корой (сиалью), стала называться аморфным базальтовым слоем. Выделен он был в качестве источника энергии и вещества для вулканов. Считалось, что из базальтового слоя при понижении давления от трещины при землетрясении и возникает базальтовая магма. Однако, тогда же американский геолог Н.Л. Боуэн (1887-1956) показал, что трещина не может понизить давления вышележащих толщ, так как массу слоев не уменьшает. Расплав, оказывается, на глубине из энергонасыщенного базальтового слоя получить нельзя.

Второе возражение Н.Л. Боуэна против участия базальтового слоя в производстве основной (базальтовой) магмы было в том, что при частичном выплавлении вещества базальтового слоя химический состав полученного расплава был бы не базальтовым, а более кислым, например, андезитовым, с большим содержанием оксидов кремния и щелочных металлов и меньшим - тугоплавких оксидов магния, железа и кальция. Базальт можно было получить только мгновенным полным расплавлением базальтового слоя, что сделать невозможно. Поэтому, рассуждал Н.Л. Боуэн, коль базальтовая магма на глубине образуется, то ниже базальтового слоя должен лежать слой с большим, чем в базальте, содержанием оксидов магния, железа и кальция. Этому требованию отвечает перидотит - ультраосновная порода. Ниже базальтового слоя (непонятно для оставленного, потому что его выделили для получения базальтовой магмы, а получить ее из него нельзя), уже не нужного для получения базальтового расплава и потому включенного в состав земной коры (базальтовая магма поднимается ведь из-под коры), был выделен перидотитовый слой, слагающий верхнюю часть мантии.

Отчего же расплавлялся кристаллический перидотит? Ведь в нем потенциальной энергии меньше, чем в вышележащем аморфном базальтовом слое. Американский геолог Дж. Баррелл в 1914 г. ниже верхней мантии выделил астеносферу - зону высоконагретого полурасплавленного материала, т. е. полуготового расплава. Он и обеспечивал энергией возникающую базальтовую магму. Получалось, что перидотит как источник вещества и энергии для магмы по структуре кристаллический и в то же время полурасплавленный! Абсурд!

Выделение астеносферы свидетельствовало о возвращении к идее первичной природы расплавленного вещества в недрах земного шара, исповедовавшейся геологами в начале XIX в.

Таковым было становление общепринятого в настоящее время глубинного строения твердой части Земли из земной коры (гранитный и базальтовый слои), мантии, верхняя часть которой до астеносферы перидотитовая и ядра. Земная кора + верхняя мантия стали называться литосферой, т. е. каменной оболочкой, потому что ниже лежит пластичная астеносфера. Однако признаки литосферы не сообщались, потому что их нет, как нет земной коры и мантии в вещественном (геологическом) отношении. Если их выделяют по скорости сейсмических волн, то это в таком случае геофизические понятия. К геологии они отношения не имеют.

Земной шар в естествознании принято разделять на атмосферу - газовую оболочку, гидросферу - водную оболочку, биосферу - оболочку жизни и литосферу - каменную оболочку. Именно в таком понимании в естественно-научной модели геологии и используется понятие литосфера, как синоним каменной оболочки.

Но на этом абсурдные ситуации с общепринятым глубинным строением земного шара не закончились. В начале второй половины XX в. геологи, сравнив химические составы перидотита и базальта (что мешало это сделать раньше при предложении получения базальта из перидотита), увидели, что из перидотита получить базальт нельзя. В перидотите слишком мало алюминия, натрия, калия, бария, урана, тория и многих других химических элементов, чтобы при частичном его плавлении получилась базальтовая магма. В перидотите всего 4,72% Al 2 O 3 , 0,73% Na 2 O, 0,38% K 2 O, а в базальте их почти в четыре раза больше: 16,48%, 2,78% и 1,24%. Содержание же урана и тория в базальте на два порядка больше таковых в перидотите.

Исходя из представлений о выплавлении базальтовой магмы под корой, австралийский геолог А.Е. Рингвуд пришел к выводу, что перидотит является не источником базальтовой магмы, а служит остатком от выплавления ее из находящегося ниже слоя, имеющего примитивный первичный состав. Вещество этого гипотетического, никем не виденного слоя сложено пироксенами и оливином, и потому названо пиролитом.

Одним словом, чем глубже опустимся, тем меньше возникнет вопросов. Это не так, абсурдность все больше возрастает. Например, с выделением пиролита получилось нарушение физического закона: в гравитационном поле тяжелое вещество не может лежать выше более легкого. Разрез верхней мантии принимается следующим: перидотитовый слой и ниже его пиролитовый. Перидотит же является тяжелым остатком от пиролита, якобы покинутого более легким базальтом. В таком случае перидотит просто провалился бы в пиролит, и никакого перидотитового слоя верхней мантии не было бы.

Просвечивание земного шара сейсмическими волнами, возникающими при землетрясениях, подтвердило разделение каменной части нашей планеты на оболочки с разной скоростью прохождения сейсмических волн. Верхняя оболочка была идентифицирована земной корой, средняя - мантией. Центральную часть определили ядром.

Мощность земной коры на материках оказалась от 40 до 70 км, а в океанах всего 6-8 км. Нижней границей земной коры и верхней границей мантии принимается область скачкообразного возрастания скорости продольных сейсмических волн с 7,5 до 8,2 км/с. Эта область получила названия раздела Мохоровичича (Мохо, М), в честь югославского сейсмолога А. Мохоровичича (1857-1936), обнаружившего такое резкое увеличение скорости волн в 1909 г. (тогда Югославии еще не было). По скорости прохождения сейсмических волн земная кора разделяется на два слоя: нижний, со скоростями 7-7,5 км/с, и верхний, в котором значения скоростей в пределах 6-6,5 км/с.

Когда стали выяснять, в каких конкретно породах сейсмические волны имеют такие значения, оказалось, что в базальте скорость их 7-7,5 км/с, а в граните - 6-6,5 км/с. Получилось подтверждение ранее высказанного деления земной коры на нижний базальтовый и верхний гранитный слои (рис. 9). Скорость распространения сейсмических волн 8,2 км/с определена в перидотите.

Но базальт не может быть на глубинах 10-70 км. Он там перекристаллизуется в амфиболит, скорость сейсмических волн в котором большая, чем в базальте, а затем в гранит с меньшей скоростью. Не может под гранитом находиться и перидотит. Так что подтверждения сейсмологией (геофизикой) строения твердой части нашей планеты из земной коры с гранитным и базальтовым слоями на материках, базальтовым в океанах и перидотитовой верхней мантии кажущееся.

Рис. 9.

Рассмотрим, где по особенностям химического состава, структуры и энергонасыщенности в литосфере могут залегать тела аморфного базальта и мелкокристаллического перидотита? Для этого сначала приведем еще раз химический состав вещества слоистой оболочки, слагающего поверхность каменной оболочки, и гранита, наиболее глубинной, вместе с кварцитом, из непосредственно наблюдаемой горной породы.

Видно, что по мере погружения горных пород, сопровождающегося перекристаллизацией, химический состав их изменяется: уменьшается содержание оксидов алюминия, железа, магния и кальция, и увеличивается содержание оксидов кремния, натрия и калия.

Теперь сообщаю сведения по химическому составу базальта и перидотита.

Базальт с аморфной структурой и высокой энергонасыщенностью может находиться там, где в литосфере распространены аморфные горные породы, т.е. на ее поверхности. Действительно, базальт возникает и существует только на поверхности каменной оболочки. И по особенностям химического состава базальт должен залегать выше гранита и слоистой оболочки, потому что в нем больше, чем у них, содержание оксидов алюминия, железа, магния и кальция и меньше оксидов кремния и калия.

Тела перидотита как мелкокристаллической горной породы могут в литосфере находиться лишь среди тел мелкокристаллических пород, наиболее распространенные из которых кристаллические сланцы. Так оно и есть на самом деле, и нигде в мире не встречены тела перидотитов в гранитах. Химический состав перидотита специфичен из-за очень большого содержания оксидов магния и кальция, свидетельствующих, что образуется эта порода при освобождении поднимающегося базальтового раствора от излишков оксидов этих металлов.

Первая же проверка общепринятого глубинного строения литосферы на материках бурением Кольской сверхглубокой скважины не подтвердила его. Заложена скважина была в научных целях для вскрытия на глубине 7 км базальтового слоя, который, но геофизическим данным, в этом районе ближе всего находится от дневной поверхности. Скорость сейсмических волн там в горных породах определялась 7-7,5 км/с. В вышележащих породах она составляла 6-6,5 км/с - гранитный слой.

На самом деле вскрытый скважиной разрез оказался противоположным проектному: до глубины 6842 м распространены песчаники и туфы с телами долеритов (скрытокристаллических базальтов), а ниже - гнейсы, гранито-гнейсы и реже - амфиболиты.

Самое главное в результатах бурения Кольской сверхглубокой скважины то, что они не просто опровергают общепринятое мнение о строении верхней части литосферы, а то, что до их получения нельзя вообще было говорить о вещественном строении этих глубин земного шара. В то же время результаты бурения Кольской сверхглубокой скважины полностью подтвердили разрез видимой части литосферы из рыхлых и сцементированных обломочных и глинистых, а затем кристаллических пород, известный людям с середины XVIII в. (И. Леман, Дж. Ардуино, А.Г. Вернер и др.) и игнорируемый современной геологией. Именно такой разрез литосферы лежит в основе построения естественно-научной модели геологии.

Планета Земля хранит огромное количество тайн, особое место среди которых занимает загадка о ее внутреннем строении. Самые глубокие шахты, которые сумел создать человек, достигают в длину всего нескольких километров. Несмотря на то что проникнуть внутрь нашей планеты невозможно, ученые сумели составить приблизительную картину ее внутреннего строения.

Что происходит внутри нашей планеты?

Все то, что находится в центре Земли, должно быть в расплавленном и жидком состоянии. Однако в действительности этого не происходит, ведь на каждый 1 см 3 мантии с поверхности земной коры оказывается давление величиной в 13 тонн. Приблизительно таков вес КАМАЗа, груженного асфальтом. Ученые предполагают, что по этой причине мантия и ядро могут находиться в твердом состоянии.

Если бы нашу планету можно было разрезать на две половины, то слои, что находятся в центре Земли, были бы видны нам как несколько круговых слоев. Первый из них - это земная кора. Ее толщина составляет приблизительно от 20 до 50 км. Тип земной коры, называемый континентальным, состоит из гранита. В некоторых местах - например, таких, как Большой Каньон - вода смыла верхний слой земной коры, и гранитный слой стал доступен изучению и наблюдению. На дне океанов также расположена земная кора, однако ее толщина значительно меньше - всего лишь порядка 4,5 км. Состоит она не из гранита, а из базальта.

Мантия - слой, следующий за корой Земли

Если двигаться к центру нашей планеты, то за земной корой будет следовать мантия. Исследователи называют этот слой «наиболее мощным». Толщина мантии достигает 3000 км. Если бы сквозь мантию можно было прорыть туннель, то для того, чтобы проехать из одного его конца в другой на машине со скоростью 80 км./ час, понадобилось бы 36 часов. Однако на самом деле такое путешествие невозможно. Ведь мантия земли является местом, где господствуют огромные температуры и громадное давление. Предположительно, она состоит из свинца, магния и железа, а температура этого слоя достигает 2 тыс. о С. Никто и никогда в действительности не видел мантию - ведь даже эта гигантская температура, по мнению исследователей, увеличивается на 1 о С с продвижением вглубь на каждые 30 метров. Мантия получает большое количество тепла и от ядра, которое имеет даже более высокую температуру.

Ученые на протяжении всей истории развития геологии задавались вопросом о том, что находится в центре земли. Однако до сих пор знания об этой части нашей планеты нельзя назвать исчерпывающими. Достоверно известно, что верхние слои мантии состоят из скальной породы, которая носит название перидотит. В свою очередь, перидотит состоит из множества минералов - оливин, пироксен, а также известный всем ювелирам гранат, использующийся для изготовления украшений.

Центр планеты

Наконец, в самом центре Земли находится ядро. Оно расположено непосредственно под мантией. Его диаметр составляет приблизительно 6400 км. На первый взгляд, изолированное от тепла и солнца ядро Земли должно обладать очень низкой температурой. Однако эта область как раз является местом немыслимого жара. Здесь температура составляет от 2200 до 3300 o С. Ядро Земли - это жидкий, расплавленный металл с примесью серы и кислорода. Эта часть нашей планеты обладает огромной плотностью, ведь она наиболее стиснута всей массой верхних слоев.

Почему металлы, что находятся в центре Земли, имеют такую высокую температуру? Считается, что тепло сохраняется в ядре нашей планеты уже 4,6 млрд лет, с тех пор, как она была образована. Однако большая часть тепла, по мнению геологов, является результатом процессов радиоактивного распада внутри Земли.

Как исследуется структура Земли?

Как же ученым удалось обнаружить все то, что находится в центре Земли, составить представление о ее внутренней структуре? Ведь в действительности ни один прибор не может добраться до центра нашей планеты. Прежде всего, сделать выводы о внутреннем строении нашей планеты стало возможным благодаря изучению вулканических извержений. Из недр Земли во время извержений вырывается горячий газ, расплавленные металлы. Таким образом, ученые смогли понять, что находится в центре земли. Загадка о строении нашей планеты также была разгадана при помощи изучения сейсмической активности.

Изучение сейсмической активности

На глубине порядка 3 тыс. км. сейсмические волны двигаются не так, как на поверхности планеты. Одни могут резко менять направление своего движения, другие - внезапно исчезать. Наталкиваясь на различные по своей твердости образования, сейсмические волны меняют свой характер. При помощи чувствительной аппаратуры ученым удалось воссоздать предполагаемое внутреннее строение нашей планеты. Такие исследования стали возможными только благодаря научному прогрессу, развитию технологий. Когда-то давно человечество было склонно считать, что Земля находится в центре Вселенной, а также является плоской. Однако эти наивные предположения были давно опровергнуты. Сегодня человечество обладает всеми возможностями дальнейшего исследования нашей загадочной планеты, в том числе и ее внутреннего строения.