Внутреннее строение земли по гравиметрическим данным
Характеристика строения внутренней структуры и оболочек Земли. Их химические и реологические свойства. Плотностная характеристика Земли. Наблюдения топографии и батиметрии, наблюдения горных пород в обнажениях, образцах поднятых на поверхность с глубин.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.04.2019 |
| Размер файла | 651,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ ПО ГРАВИМЕТРИЧЕСКИМ ДАННЫМ
Дременко В.В.
Земля имеет в первом грубом приближении форму шара (экваториальный диаметр составляет 12 754 км, а полярный -- около 12 711 км) и состоит из нескольких оболочек. Эти слои могут быть определены либо их химическими или их реологическими свойствами. В центре расположено ядро Земли с радиусом около 1250 км, которое в основном состоит из железа и никеля. Далее идёт жидкая часть ядра Земли (состоящее в основном из железа) с толщиной около 2200 км. Потом 2900 км вязкой мантии, состоящей из силикатов и оксидов, а сверху довольно тонкая, твёрдая земная кора. Она также состоит из силикатов и оксидов, но обогащена элементами, которые не встречаются в мантийных породах. Научное понимание внутренней структуры Земли основывается на наблюдениях топографии и батиметрии, наблюдения горных пород в обнажениях, образцах поднятых на поверхность с больших глубин в результате вулканической активности, анализе сейсмических волн, которые проходят сквозь Землю, измерении гравитации областей Земли и экспериментах с кристаллическими твёрдыми телами при давлениях и температурах, характерных для глубоких недр Земли[1].
Из курса гравиметрии известно, что Земля неплохо изучена в гравиметрическом отношении:
~60% её поверхности покрыта гравиметрической съемкой. Из 64800 одноградусных трапеций, на которые разбита поверхность Земли, в северном полушарии имеют значения «g» 25978 трапеций из 32400, что составляет 80%, а в южном - 13428, т.е. только 41%. Наиболее изучены территории Европы, США, Канады, Австралии. На территорию России составлена гравиметрическая карта в редукции Буге в масштабе 1:200000, - (?gБ). Применение гравиметрического метода основано на том, что А.С.Т., освобожденные от действия масс наружного рельефа (аномалии Буге) зависит только от притяжения внутренних возмущающих масс. Чем плотнее породы и больше объём их вмещающий, а также - меньше глубина их залегания, тем больше гравитационные аномалии и наоборот. Аномалия силы тяжести редукции Буге - разность между измеренным значением силы тяжести «g» и его теоретическим (нормальным) - «г» на физической поверхности Земли[2].
Плотностная характеристика земли
Среднюю плотность Земли можно высчитать по формуле:
Поскольку Pk <Pz очевидно, что в Земле, а плотность вещества внутри её значительно превышает среднее значение. Плотность веществ на Земле варьирует в широких пределах: от 0.53 г/см3 (Li) до 22.5 г/см3 (Os). При этом плотность (Al - 2.7; Fe - 7.88; Cu - 8.93; Au - 19.3; Pt - 21.5) г/см3. Булленом и Буллардом, - учёными - геофизиками США, были рассчитаны плотностные модели Земли с учетом толщины и глубины её слоев, определенных по сейсмологическим данным. На рисунке 1 и в таблице 1 приведены параметры этой модели:
Рис.1 Слои земной поверхности[2]
Табл.1 Параметры плотностной модели Земли[2]
По вопросу о веществе слоев Земли имеется ряд гипотез. Так Ферсман А.Е. и др. увеличение плотности вещества к центру Земли связывают с изменением химического состава от преимущественно силикатного в Коре и Мантии до железо - никилиевого в ядре. В.В. Белоусов и др. объясняют зональное строение Земли, главных образом изменение агрегатного состояния вещества и наличием фазовых переходов на границах слоев. Б.А. Андреев указывает на возможность влияния обоих факторов[3].
Толщина земной коры и ее типы
Изучая гравиметрические карты в редукции Буге, учёные заметили, что на континентах они преимущественно отрицательные и довольно значительные по величине - до (-550) мГал (Тибет, Памир). А акваториям океанов соответствуют положительные значения ?gБ интенсивностью до (+300 - +400) мГал. Такая зависимость позволила учёным определить толщину Земной коры по аномалиям ?gБ. В нашей стране этим занималась Р.М. Деменицкая, которая получила формулу связи между Нз.к. и ?gБ и НЗ.К. и высотами рельефа в виде
Размещено на http://www.allbest.ru/
,
Где Н - высота рельефа над уровнем моря: (+Н) - для суши, (-Н) - для моря. [См. Д.Г. Успенский «Гравиразведка»](5). При выводе формулы были использованы ?gБ в двухстах точках, расположенных в различных областях Земного шара. Толщина Земной Коры в этих точках изменялась от 4 до 78 км. Вариации ?gБ позволили классифицировать земную кору по типам (табл. 2)[3]
Табл.2 Типы земной коры, их характеристика[3]
Изостазия
Изучение строения Земной Коры методами гравиметрии тесно связано с теорией ИЗОСТАЗИИ, теорией. учитывающей действия силы тяжести и силы гидростатического давления. Термин «Изостазия» был предложен в 1889 году геологом Ч. Деттоном. Слово изостазия происходит от 2х греческих слов - равный, - давление, что означает равное давление или равное состояние. Если бы Земная поверхность всюду совпадала с геоидом, а Земля, вплоть до поверхности, состояла бы из однородных (по плотности) концентрических слоев, то, очевидно, принцип изостазии выполнялся бы автоматически. В действительности же, как уже было отмечено, Земная Кора неоднородна по плотности и по толщине (2 типа Земной Коры), Земная поверхность имеет значительные неровности в виде гор (гора Эверест - Джомолунгма - 8844.43 м, 2005 год, GPS) и впадин в океанах глубиной свыше 9 км (Марианская впадина 11047 м, 1988), Иордания - тектоническая впадина ГХОР находится на 395 м ниже уровня моря. В ней находится «Мертвое море» соль - 260 - 310 ‰ (промиллей). Теория равновесия Земной Коры (изостазия) возникла первоначально для объяснения факта расхождения результатов наблюдённых У.О.Л. с вычисленными в предгорных областях. Впервые это обнаружили Буге и Ликондамин (около 1740 г), когда они, определив У.О.Л. по обе стороны г. Чимборасо в Перу, нашли, что вычисленные У.О.Л. больше наблюдённых. Для объяснения этого они предположили существование пустот под горой. Но затем этот факт был забыт[4]. Спустя 100 лет ( в 1855 г) геодезисты снова натолкнулись на такое же явление. Выполняя обработку рядов триангуляции в Индии они считали, что на севере, где находятся Гималаи и на юге - глубины Индийского океана, - должны наблюдаться больше У.О. Но результаты измерений разошлись с вычислениями, выполненными Дж. Праттом(Таблица 3)
Табл.3 Уклонения отвеса от вертикали[4]
Из таблицы видно, что измеренные значения намного меньше рассчитанных. Для объяснения этого факта Пратт предположил, что под Гималаями существует недостаток масс. Ознакомившись с результатами вычислений Пратта, Г. Эри (1855 г) высказал предположение, по которому под Земной Корой находится «тяжелая лава». Горные хребты - это утолщение Земной Коры, которые выступают не только вверх, но и вниз, внутрь лавы. Вместо вытесненного вещества «лавы» находится вещество Земной Коры (корни гор) Pз.к. имеющие меньшую плотность чем «лава» - См. Отрицательная разность (?=Pз.к.- Pм) вызывает уменьшение силы тяжести в точке. Модель изостазии Пратта:
1. На некоторой (~ одинаковой) глубине находится поверхность равного давления (изостатическая)
2. Блок Земной Коры, имеющий большую высоту над уровнем моря - имеет меньшую плотность;
3. Плотность Земной Коры от уровня моря до глубины компенсации принимается равной с0=2.67 г/см3;
4. Для каждого участка Земной Коры соблюдаются условия: Для суши:
Для моря:
Рис.2 Схема изостазии[4]
5. Глубина поверхности изостатической компенсации ( Т) определяется приближением под условием (г-g)i = min, Т - находится в пределе 100 - 120 км. ?113.7 км. Изостатическое равновесие наступает для структур, заключенных в круге радиусом около 100 км (~10х10) - региональная изостазия[4].
Рис.2[4]
топография батиметрия химический земля
Литература
1. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D1%80%D1%83%D0%BA%D1%82%D 1%83%D1%80%D0%B0_%D0%97%D0%B5%D0%BC%D0%BB%D0%B8;
2. http://lib.ssga.ru/fulltext/UMK/120101/9%20семестр/Физика%20Земли/120101%20Лекци и%20Физика%20Земли%202011.pdf.
3. Ботт М. Внутреннее строение Земли. М., Мир, 1974. 374 с.
4. Захаров В.С., Смирнов В.Б. Лекции по физике Земли. Учебное пособие. М.: ООО «ИПЦ „Маска“». 2010. 264 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Создание модели внутреннего строения Земли как одно из самых больших достижений науки XX столетия. Химический состав и строение земной коры. Характеристика состава мантии. Современные представления о внутреннем строении Земли. Состав ядра Земли.
реферат [22,2 K], добавлен 17.03.2010Образование Земли согласно современным космологическим представлениям. Модель строения, основные свойства и их параметры, характеризующие все части Земли. Строение и мощность континентальной, океанской, субконтинентальной и субокеанской земной коры.
реферат [144,7 K], добавлен 22.04.2010Внутреннее строение Земли. Неровности земной поверхности. Горные породы: механические сочетания разных минералов. Классификация горных пород по происхождению. Свойства горных пород. Полезные ископаемые - горные породы и минералы, используемые человеком.
презентация [6,3 M], добавлен 23.10.2010Основные оболочки Земли: атмосфера, гидросфера, биосфера, литосфера, пиросфера и центросфера. Состав Земли и ее физическое строение. Геотермический режим Земли и его специфика. Экзогенные и эндогенные процессы и их влияние на твердую поверхность планеты.
реферат [24,1 K], добавлен 08.02.2011Характеристика оболочек Земли. Тектоника литосферных плит и формирование крупных форм рельефа. Горизонтальное строение литосферы. Типы земной коры. Движение вещества мантии по мантийным каналам в недрах Земли. Направление и перемещение литосферных плит.
презентация [1,7 M], добавлен 12.01.2011Современные представления о внутреннем строении, химических элементах и составе Земли. Особенности строения континентальной и океанической типов коры. Ядро и его строение. Мантия и астеносфера, особенности их строения и положение в разрезе Земли.
контрольная работа [452,5 K], добавлен 17.02.2016Особенности строения Земли, свойства ее слоев. Характеристика земной коры и ее значение для людей. Строение мантии и ядра. Понятие горной породы, классификация по способу происхождения. Описание и свойства осадочных, магматических и метаморфических пород.
презентация [824,1 K], добавлен 04.04.2012Общая картина внутреннего строения Земли. Состав вещества земного ядра. Блоки земной коры. Литосфера и астеносфера. Строение фундамента Восточно-Европейской платформы. Краткая характеристика глубинного строения территории Беларуси и сопредельных областей.
контрольная работа [851,8 K], добавлен 28.07.2013Модель строения Земли. Работы австралийского сейсмолога К.Е. Буллена. Состав верхней мантии и мантии ниже границы 670 км. Современное строение Земли. Примеры распределения скоростных аномалий в мантии по данным сейсмической томографии на разных глубинах.
презентация [4,4 M], добавлен 20.04.2017Внутреннее строение Земли. Понятие мантии как геосферы Земли, которая окружает ядро. Химический состав Земли. Слой пониженной вязкости в верхней мантии Земли (астеносфера), его роль и значение. Магнитное поле Земли. Особенности атмосферы и гидросферы.
презентация [11,8 M], добавлен 21.11.2016Внутреннее строение и история геологического развития Земли, формирование недр, химический состав. Отличие Земли от других планет земной группы. Концепции развития геосферных оболочек и тектоника литосферных плит. Структура и химсостав атмосферы.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 29.04.2011Понятие о геологическом времени. Дегеологическая и геологическая стадии развития Земли. Возраст осадочных горных пород. Периодизация истории Земли. Общие геохронологическая и стратиграфическая шкалы. Методы определения изотопного возраста горных пород.
реферат [26,1 K], добавлен 16.06.2013Внутреннее строение и история геологического развития Земли, её формирование и дифференциация недр, химический состав. Методы определения внутреннего строения и возраста Земли. Структура и химический состав атмосферы. Циркуляция атмосферы и климат Земли.
реферат [790,3 K], добавлен 14.03.2011Классификация горных пород по происхождению. Особенности строения и образования магматических, метаморфических и осадочных горных пород. Процесс диагенеза. Осадочная оболочка Земли. Известняки, доломиты и мергели. Текстура обломочных пород. Глины-пелиты.
презентация [949,2 K], добавлен 13.11.2011Образование Земли 4,7 млрд. лет назад из рассеянного в протосолнечной системе газового вещества. Состав Земли: железо (34,6%), кислород (29,5%), кремний (15,2%), магний (12,7%). Мощность земной коры. Мировой океан и суша. Объем воды на нашей планете.
презентация [2,3 M], добавлен 26.01.2012Ранняя эволюция Земли и взаимосвязь данной проблемы с теорией происхождения жизни на планете. Этапы зарождения и развития земных оболочек. Попытки прогнозирования дальнейшего развития Земли. Строение земной коры в разные эпохи существования планеты.
реферат [18,2 K], добавлен 23.04.2010Земля в мировом пространстве, положение Земли в Солнечной системе. Форма, размеры и строение Земли, ее геологическое строение, физические свойства и химический состав. Строение земной коры, тепловой режим планеты. Представление о происхождении Земли.
реферат [796,3 K], добавлен 13.10.2013Фигура Земли как материального тела. Действие силы тяготения и центробежной силы. Внутреннее строение Земли. Распределение масс в земной коре. Системы координат, высот и их применение в геодезии. Азимуты, румбы, дирекционные углы и зависимости между ними.
реферат [13,4 M], добавлен 11.10.2013Общая характеристика формы, внутреннего строения и размеров Земли. Описание типов рельефа континентов и океанов. Геологические факторы и предпосылки формирования месторождений полезных ископаемых. Классификация и свойства групп руд цветных металлов.
контрольная работа [203,5 K], добавлен 03.01.2011Понятие тектоносферы и ее отличие от более глубоких оболочек Земли. Строение и состав земной коры, особенности гранитогнейсового слоя. Строение и состав верхней мантии, понятие сейсмического волновода. Закономерности в строении и развитии тектоносферы.
реферат [36,6 K], добавлен 31.07.2010
