Saskaņā ar mūsdienu ģeoloģijas koncepcijām mūsu planēta sastāv no vairākiem slāņiem - ģeosfērām. Tās atšķiras pēc fizikālajām īpašībām, ķīmiskā sastāva un Zemes centrā atrodas kodols, kam seko mantija, tad zemes garoza, hidrosfēra un atmosfēra.
Šajā rakstā mēs apskatīsim struktūru zemes garoza, kas ir augšējā daļa litosfēra. Tas ir ārējais ciets apvalks, kura biezums ir tik mazs (1,5%), ka to var salīdzināt ar plānu plēvi visas planētas mērogā. Tomēr, neskatoties uz to, tieši zemes garozas augšējais slānis ir tas, kas ļoti interesē cilvēci kā avotu. minerālvielas.
Zemes garoza parasti ir sadalīta trīs slāņos, no kuriem katrs ir ievērojams savā veidā.
- Augšējais slānis ir nogulsnēts. Tas sasniedz biezumu no 0 līdz 20 km. Nogulumieži veidojas sakarā ar vielu nogulsnēšanos uz sauszemes vai to nogulsnēšanos hidrosfēras apakšā. Tie ir daļa no zemes garozas, kas atrodas tajā secīgos slāņos.
- Vidējais slānis ir granīts. Tās biezums var svārstīties no 10 līdz 40 km. Tas ir magmatisks iezis, kas veidoja cietu slāni izvirdumu un sekojošas magmas sacietēšanas rezultātā zemē augstā spiedienā un temperatūrā.
- Apakšējais slānis, kas ir daļa no zemes garozas struktūras, ir bazalts, arī magmatiskas izcelsmes. Tas satur lielāku daudzumu kalcija, dzelzs un magnija, un tā masa ir lielāka nekā granīta iežiem.
Zemes garozas struktūra ne visur ir vienāda. Okeāna garozā un kontinentālajā garozā ir īpaši pārsteidzošas atšķirības. Zem okeāniem zemes garoza ir plānāka, bet zem kontinentiem tā ir biezāka. Tas ir visbiezākais kalnu apgabalos.
Kompozīcijā ietilpst divi slāņi - nogulumiežu un bazalta. Zem bazalta slāņa ir Moho virsma, un aiz tā ir augšējā mantija. Okeāna dibenam ir sarežģītas reljefa formas. Starp visu to daudzveidību īpašu vietu ieņem milzīgas okeāna vidus grēdas, kurās no mantijas dzimst jauna bazalta okeāna garoza. Magmai ir pieeja virsmai caur dziļu lūzumu – plaisu, kas iet gar grēdas centru gar virsotnēm. Ārpusē magma izplatās, tādējādi pastāvīgi nospiežot aizas sienas uz sāniem. Šo procesu sauc par "izplatīšanu".
Zemes garozas struktūra kontinentos ir sarežģītāka nekā zem okeāniem. Kontinentālā garoza aizņem daudz mazāku platību nekā okeāna garoza - līdz 40% zemes virsma, bet tam ir daudz lielāka jauda. Zem tā sasniedz 60-70 km biezumu. Kontinentālajai garozai ir trīsslāņu struktūra - nogulumu slānis, granīts un bazalts. Vietās, ko sauc par vairogiem, uz virsmas atrodas granīta slānis. Piemēram, tas ir izgatavots no granīta akmeņiem.
Kontinenta zemūdens galējai daļai - šelfam ir arī kontinentāla zemes garozas struktūra. Tajā ietilpst arī Kalimantānas salas, Jaunzēlande, Jaungvineja, Sulavesi, Grenlande, Madagaskara, Sahalīna uc Kā arī iekšējās un marginālās jūras: Vidusjūra, Azova, Melnā.
Robežu starp granīta slāni un bazalta slāni var novilkt tikai nosacīti, jo tiem ir līdzīgs seismisko viļņu pārejas ātrums, ko izmanto, lai noteiktu zemes slāņu blīvumu un to sastāvu. Bazalta slānis saskaras ar Moho virsmu. Nogulumiežu slānim var būt dažāds biezums, atkarībā no reljefa, kas uz tā atrodas. Piemēram, kalnos tā nav vai ir ļoti maza, jo irdenas daļiņas reibumā pārvietojas lejup pa nogāzēm. ārējie spēki. Bet tas ir ļoti spēcīgs kalnu pakājē, ieplakās un baseinos. Tātad tajā sasniedz 22 km.
1. lapaAtvērtā nodarbībaģeogrāfijā 6. klasē
par tēmu: “Zemes iekšējā uzbūve”.
Skolotājs: Proskurina N.P.
Mērķis: iepazīstināt skolēnus ar Zemes galvenajiem (iekšējiem) apvalkiem, to uzbūvi un sastāvu; sniegt priekšstatu par to, kā pētīt zemes garozu; attīstīt atmiņu, runu, loģiskā domāšana; audzināt uzmanīga attieksme uz dabu.
Aprīkojums:
atlanti, Fiziskā karte pasaule, tabula “Zemes iekšējā uzbūve”, laiva.
Nodarbības gaita.
Organizatoriskais sākums.
Vai viss ir gatavs nodarbībai?
Tad sāksim nodarbību.
6. klasē jau esam apguvuši tēmu “Plāns un karte”, bet pēc tam pētīsim Zemes čaulas šādā secībā: “Litosfēra”, “Hidrosfēra”, “Atmosfēra”, “Biosfēra”.
Kuru Zemes apvalku sauc par litosfēru?
Kas ir hidrosfēra?
Atmosfēra?
Biosfēra?
Mēs esam nonākuši pie tēmas “Litosfēra”, taču mēs nesāksim to pētīt, kamēr nepārbaudīsim, kā jūs atceraties to, ko esat jau pētījis.
Jautājumi:
1. Kas ir mērogs? Kādus tā veidus jūs zināt?
2. Noteikt kalna relatīvo un absolūto augstumu.
3. Nosakiet objekta nosaukumu ar koordinātām 28 uz dienvidiem. w. un 138 c. d. (Eiras ezers — ziemeļi.)
4. Aprēķiniet attālumu no ģeogrāfiskā ziemeļpola līdz ekvatoram (90 reiz 111 km ir vienāds ar 9990).
5. Kura pilsēta atrodas augstāk?
a) Deli vai Pekina.
b) Mehiko vai Brazīlija.
Studē jaunu tēmu.
a) tēmas vēstījums, nodarbības mērķis;
b) studēt jaunu tēmu:
Mums ir vismodernākais kuģis, bet ne zemūdens, bet gan pazemes ceļojumiem.
Pamazām iedziļinoties Zemes zarnās, mēs iepazīsimies ar tās iekšējo uzbūvi. Jūs ievadīsit savus novērojumu datus tabulā.
Zemes garoza visas Zemes mērogā tā ir plānākā plēve. Tas sastāv no cietiem minerāliem un iežiem, t.i., tā stāvoklis ir ciets; temperatūra paaugstinās pēc 100 m par 3 grādiem. Neskatoties uz nelielo biezumu, zemes garozai ir sarežģīta struktūra.
Mantija.
Kodols.
Fiziskās audzināšanas minūte.
Zemes dzīļu izpētes metodes.
c) primārais vispārinājums:
1. Kāda ir Zemes iekšējā uzbūve?
2. Zemi tās iekšējā struktūrā dažkārt salīdzina ar vistas olu. Ko viņi vēlas parādīt ar šo salīdzinājumu?
3. Izveidojiet sektoru diagrammu “Zemes iekšējā uzbūve”, parādot kodola tilpuma daļu - 17%, mantijas - 82%, garozas - 1%, planētas kopējā tilpumā.
4. Pastāstiet, kā temperatūra (SPIEDIENS) mainās Zemes zarnās.
Aizpildiet tabulu “Zemes garozas veidi”, izmantojot 23. attēlu.
"Atrast atbilstības."
2. Zemes garoza ir kontinentāla tipa. b) Temperatūra 2000 grādi, viskozs stāvoklis (ciets).
3. Mantija. c) Slāņa biezums 3 – 7 km.
4. Kodols. d) Temperatūra 2000 - 5000 grādi, cieta, izgatavota no diviem slāņiem.
Kāpēc mums ir jāpēta zemes garoza?
Kādos veidos to var izdarīt?
Faktu izzināšanas uzdevums.
Mājas darbs: Nr.16; 5. jautājums.
Kirils Degtjarevs, pētnieks, Maskava valsts universitāte viņiem. M. V. Lomonosovs.
Mūsu valstī, kas ir bagāta ar ogļūdeņražiem, ģeotermālā enerģija ir sava veida eksotisks resurss, kas, ņemot vērā pašreizējo situāciju, diez vai konkurēs ar naftu un gāzi. Tomēr šis alternatīvs skatījums enerģiju var izmantot gandrīz visur un diezgan efektīvi.
Igora Konstantinova foto.
Augsnes temperatūras izmaiņas līdz ar dziļumu.
Termālo ūdeņu un tos saturošo sauso iežu temperatūras paaugstināšanās ar dziļumu.
Temperatūras izmaiņas līdz ar dziļumu dažādos reģionos.
Īslandes vulkāna Eyjafjallajokull izvirdums ilustrē vardarbīgus vulkāniskos procesus, kas notiek aktīvās tektoniskās un vulkāniskās zonās ar spēcīgu siltuma plūsmu no zemes zarnām.
Ģeotermālo elektrostaciju uzstādītās jaudas pa valstīm, MW.
Ģeotermālo resursu sadale visā Krievijā. Ģeotermālās enerģijas rezerves, pēc ekspertu domām, ir vairākas reizes lielākas nekā organiskā fosilā kurināmā enerģijas rezerves. Saskaņā ar Ģeotermālās enerģijas biedrības datiem.
Ģeotermālā enerģija ir zemes iekšpuses siltums. Tas tiek ražots dziļumos un sasniedz Zemes virsmu dažādas formas un ar dažādu intensitāti.
Augsnes augšējo slāņu temperatūra galvenokārt ir atkarīga no ārējiem (eksogēniem) faktoriem – saules apgaismojuma un gaisa temperatūras. Vasarā un dienā augsne sasilst līdz noteiktam dziļumam, savukārt ziemā un naktī tā atdziest pēc gaisa temperatūras izmaiņām un ar zināmu kavēšanos, kas palielinās līdz ar dziļumu. Gaisa temperatūras ikdienas svārstību ietekme beidzas dziļumā no dažiem līdz vairākiem desmitiem centimetru. Sezonas svārstības ietekmē dziļākus augsnes slāņus – līdz pat desmitiem metru.
Zināmā dziļumā - no desmitiem līdz simtiem metru - augsnes temperatūra saglabājas nemainīga, vienāda ar gada vidējo gaisa temperatūru uz Zemes virsmas. To var viegli pārbaudīt, nokāpjot diezgan dziļā alā.
Kad gada vidējā gaisa temperatūra noteiktā apgabalā ir zem nulles, tas izpaužas kā mūžīgais sasalums (precīzāk, mūžīgais sasalums). IN Austrumsibīrija Visu gadu sasalušo augsņu biezums, tas ir, biezums, dažviet sasniedz 200-300 m.
No noteikta dziļuma (katram kartes punktam atšķirīgi) Saules un atmosfēras darbība tik ļoti vājina, ka pirmajā vietā ir endogēnie (iekšējie) faktori un zemes iekšpuse sasilst no iekšpuses, tā ka temperatūra sāk celties. ar dziļumu.
Zemes dziļo slāņu uzkaršana galvenokārt saistīta ar tur esošo radioaktīvo elementu sairšanu, lai gan par citiem siltuma avotiem dēvē arī, piemēram, fizikāli ķīmiskos, tektoniskos procesus zemes garozas un mantijas dziļajos slāņos. Bet neatkarīgi no iemesla, iežu un saistīto šķidro un gāzveida vielu temperatūra palielinās līdz ar dziļumu. Kalnrači saskaras ar šo parādību – dziļajās raktuvēs vienmēr ir karsts. 1 km dziļumā trīsdesmit grādu karstums ir normāls, un dziļāk temperatūra ir vēl augstāka.
Zemes iekšpuses siltuma plūsma, kas sasniedz Zemes virsmu, ir neliela - tās jauda vidēji ir 0,03-0,05 W/m2,
jeb aptuveni 350 Wh/m2 gadā. Uz Saules siltuma plūsmas un tās uzkarsētā gaisa fona tā ir nemanāma vērtība: Saule dod ikvienam kvadrātmetru Zemes virsma ir aptuveni 4000 kWh gadā, tas ir, 10 000 reižu vairāk (protams, tas ir vidēji, ar milzīgu izkliedi starp polārajiem un ekvatoriālajiem platuma grādiem un atkarībā no citiem klimatiskajiem un laikapstākļiem).
Siltuma plūsmas nenozīmība no iekšpuses uz virsmu planētas lielākajā daļā ir saistīta ar iežu zemo siltumvadītspēju un ģeoloģiskās struktūras īpatnībām. Bet ir izņēmumi – vietas, kur siltuma plūsma ir liela. Tās, pirmkārt, ir tektonisko lūzumu, paaugstinātas seismiskās aktivitātes un vulkānisma zonas, kurās izeju atrod zemes iekšpuses enerģija. Šādām zonām ir raksturīgas litosfēras termiskās anomālijas; šeit siltuma plūsma, kas sasniedz Zemes virsmu, var būt vairākas reizes un pat daudzkārt jaudīgāka nekā "parasti". Milzīgs skaits Vulkānu izvirdumi un karstie avoti šajās zonās rada siltumu virsmai.
Tieši šīs teritorijas ir vislabvēlīgākās ģeotermālās enerģijas attīstībai. Krievijas teritorijā tās, pirmkārt, ir Kamčatka, Kuriļu salas un Kaukāzs.
Tajā pašā laikā ģeotermālās enerģijas attīstība ir iespējama gandrīz visur, jo temperatūras paaugstināšanās līdz ar dziļumu ir universāla parādība, un uzdevums ir “izvilkt” siltumu no dzīlēm, tāpat kā no turienes tiek iegūtas minerālās izejvielas.
Vidēji temperatūra pieaug līdz ar dziļumu par 2,5-3 o C uz katriem 100 m. Temperatūras starpības attiecību starp diviem dažādos dziļumos esošajiem punktiem un dziļuma starpību starp tiem sauc par ģeotermālo gradientu.
Apgrieztā vērtība ir ģeotermālais solis jeb dziļuma intervāls, kurā temperatūra paaugstinās par 1 o C.
Jo augstāks gradients un attiecīgi zemāka pakāpe, jo tuvāk virsmai nonāk Zemes dzīļu siltums un jo perspektīvāka šī teritorija ir ģeotermālās enerģijas attīstībai.
Dažādos apgabalos atkarībā no ģeoloģiskās struktūras un citiem reģionālajiem un vietējiem apstākļiem temperatūras paaugstināšanās ātrums līdz ar dziļumu var krasi atšķirties. Zemes mērogā ģeotermālo gradientu un soļu lieluma svārstības sasniedz 25 reizes. Piemēram, Oregonas štatā (ASV) gradients ir 150 o C uz 1 km, un Dienvidāfrika- 6 o C uz 1 km.
Jautājums ir, kāda ir temperatūra lielā dziļumā - 5, 10 km vai vairāk? Ja tendence turpināsies, temperatūrai 10 km dziļumā vidēji vajadzētu būt aptuveni 250-300 o C. To vairāk vai mazāk apstiprina tiešie novērojumi īpaši dziļās akās, lai gan aina ir daudz sarežģītāka nekā lineāra temperatūras paaugstināšanās. .
Piemēram, Kolas superdziļajā akā, kas izurbta Baltijas kristāliskajā vairogā, temperatūra līdz 3 km dziļumam mainās ar ātrumu 10 o C/1 km, un tad ģeotermālais gradients kļūst 2-2,5 reizes lielāks. 7 km dziļumā jau tika reģistrēta 120 o C temperatūra, 10 km - 180 o C, bet 12 km - 220 o C.
Vēl viens piemērs ir urbums, kas izurbts Ziemeļkaspijas reģionā, kur 500 m dziļumā tika reģistrēta 42 o C temperatūra, 1,5 km - 70 o C, 2 km - 80 o C, 3 km - 108 o C. .
Tiek pieņemts, ka ģeotermālais gradients samazinās, sākot no 20-30 km dziļuma: 100 km dziļumā paredzamās temperatūras ir aptuveni 1300-1500 o C, 400 km dziļumā - 1600 o C, Zemes dziļumā. kodols (dziļums vairāk nekā 6000 km) - 4000-5000 o AR.
Dziļumā līdz 10-12 km temperatūru mēra caur urbtām akām; kur to nav, to nosaka ar netiešām zīmēm tāpat kā lielākā dziļumā. Šādas netiešas pazīmes var būt seismisko viļņu pārejas raksturs vai izplūstošās lavas temperatūra.
Tomēr ģeotermālās enerģijas vajadzībām dati par temperatūru dziļumā, kas pārsniedz 10 km, vēl nav praktiski ieinteresēti.
Vairāku kilometru dziļumā ir daudz siltuma, bet kā to pacelt? Dažkārt pati daba mums šo problēmu atrisina ar dabīga dzesēšanas šķidruma palīdzību – sakarsušiem termālajiem ūdeņiem, kas nāk virspusē vai atrodas mums pieejamā dziļumā. Dažos gadījumos ūdens dziļumā tiek uzkarsēts līdz tvaika stāvoklim.
Jēdzienam “termālie ūdeņi” nav stingras definīcijas. Parasti tie nozīmē karstus pazemes ūdeņus šķidrā stāvoklī vai tvaika veidā, ieskaitot tos, kas nonāk uz Zemes virsmas ar temperatūru virs 20 o C, tas ir, parasti, augstāku par gaisa temperatūru.
Pazemes ūdens, tvaika, tvaika-ūdens maisījumu siltums ir hidrotermālā enerģija. Attiecīgi enerģiju, kuras pamatā ir tās izmantošana, sauc par hidrotermālo.
Situācija ir sarežģītāka ar siltuma ieguvi tieši no sausiem akmeņiem - petrotermālās enerģijas, jo īpaši tāpēc, ka diezgan augsta temperatūra parasti sākas no vairāku kilometru dziļuma.
Krievijas teritorijā petrotermālās enerģijas potenciāls ir simts reižu lielāks nekā hidrotermālās enerģijas potenciāls - attiecīgi 3500 un 35 triljoni tonnu standarta degvielas. Tas ir diezgan dabiski - Zemes dzīļu siltums ir pieejams visur, un termālie ūdeņi ir atrodami lokāli. Taču acīmredzamu tehnisku grūtību dēļ termālos ūdeņus šobrīd pārsvarā izmanto siltuma un elektroenerģijas ražošanai.
Ūdens ar temperatūru no 20-30 līdz 100 o C ir piemērots apkurei, ar temperatūru no 150 o C un augstāk - un elektroenerģijas ražošanai ģeotermālajās elektrostacijās.
Kopumā ģeotermālie resursi Krievijā tonnās līdzvērtīga kurināmā vai jebkurā citā enerģijas mērvienībā ir aptuveni 10 reizes lielāki nekā fosilā kurināmā rezerves.
Teorētiski tikai ģeotermālā enerģija varētu pilnībā apmierināt valsts enerģijas vajadzības. Gandrīz ieslēgts šobrīd lielākajā daļā tās teritorijas tas nav iespējams tehnisku un ekonomisku iemeslu dēļ.
Pasaulē ģeotermālās enerģijas izmantošana visbiežāk tiek saistīta ar Islandi, valsti, kas atrodas Vidusatlantijas grēdas ziemeļu galā, ārkārtīgi aktīvā tektoniskā un vulkāniskā zonā. Droši vien visi atceras spēcīgs izvirdums Eijafjallajökull vulkāns 2010. gadā.
Pateicoties šai ģeoloģiskajai specifikai, Islandē ir milzīgas ģeotermālās enerģijas rezerves, tostarp karstie avoti, kas rodas uz Zemes virsmas un pat izplūst geizeru veidā.
Īslandē vairāk nekā 60% no visas patērētās enerģijas pašlaik nāk no Zemes. Ģeotermiskie avoti nodrošina 90% apkures un 30% elektroenerģijas ražošanas. Piebildīsim, ka pārējā valsts elektroenerģija tiek ražota hidroelektrostacijās, tas ir, arī izmantojot atjaunojamo energoresursu, liekot Islandei izskatīties pēc sava veida globāla vides standarta.
Ģeotermālās enerģijas pieradināšana 20. gadsimtā sniedza Islandei lielu ekonomisku labumu. Līdz pagājušā gadsimta vidum tā bija ļoti nabadzīga valsts, tagad ieņem pirmo vietu pasaulē pēc uzstādītās jaudas un ģeotermālās enerģijas ražošanas uz vienu iedzīvotāju un ir pirmajā desmitniekā pēc ģeotermālo elektrostaciju uzstādītās jaudas absolūtās vērtības. . Tomēr tās iedzīvotāju skaits ir tikai 300 tūkstoši cilvēku, kas vienkāršo uzdevumu pāriet uz videi draudzīgiem enerģijas avotiem: nepieciešamība pēc tā parasti ir maza.
Papildus Islandei augsts ģeotermālās enerģijas īpatsvars kopējā elektroenerģijas ražošanas bilancē tiek nodrošināts Jaunzēlandē un Dienvidaustrumāzijas salu valstīs (Filipīnās un Indonēzijā), valstīs. Centrālamerika un Austrumāfrika, kuras teritoriju raksturo arī augsta seismiskā un vulkāniskā aktivitāte. Šo valstu pašreizējā attīstības un vajadzību līmenī ģeotermālā enerģija sniedz būtisku ieguldījumu sociāli ekonomiskajā attīstībā.
(Seko beigas.)
Nodarbības mērķi un uzdevumi:
- iepazīstināt skolēnus ar galvenajiem Zemes apvalkiem;
- apsvērt Zemes iekšējās struktūras īpatnības, zemes garozas īpašības;
- sniegt priekšstatu par to, kā pētīt zemes garozu.
Izglītības un vizuālais komplekss:
- Globuss,
- zemes garozas struktūras diagramma (multivides prezentācija),
- mācību grāmata 6. klasei “Ģeogrāfijas kurss iesācējiem” Gerasimova T.P., Nekļukova N.P.
Nodarbību formāti:
Iepazīšanās ar galvenajiem Zemes čaumalām, to definīcija; darbs ar diagrammu “Zemes iekšējā uzbūve”; darbs ar tabulu “Zemes garoza un tās uzbūves īpatnības”; stāsts par zemes garozas izpētes veidiem.
Termini un jēdzieni:
- atmosfēra,
- hidrosfēra,
- litosfēra,
- zemes garoza,
- mantija,
- Zemes kodols,
- kontinentālā garoza,
- okeāna garoza,
- Mohoroviča sekcija,
- īpaši dziļas akas.
Ģeogrāfiskie objekti:
Kolas pussala.
Jaunā materiāla skaidrojums:
1.Mācību grāmatas skaidrojoša lasīšana, pierakstu veikšana.
Pasvītrojiet ar zīmuli un pierakstiet savā piezīmju grāmatiņā: (izmantojot multivides prezentāciju).
Zemes ārējie apvalki:
- Gaiss – gāzveida apvalks – atmosfēra
- ūdens - ūdens apvalks - hidrosfēra
- akmeņi, kas veido zemi un okeāna dibenus - zemes garoza
- dzīvie organismi kopā ar vidi, kurā tie dzīvo, veido biosfēra.
2. Zemes uzbūve (skat. 22. att., 39. lpp.). Multivides prezentācijas izmantošana. Komentēta lasīšana, skices sastādīšana kladē.
Litosfēra ir cietais Zemes apvalks, ieskaitot zemes garozu un mantijas augšējo daļu. Litosfēras biezums vidēji ir no 70 līdz 250 km.
Zemes rādiuss (ekvatoriālais) = 6378 km
3. Zemes garozas īpašības. Iekļaušana darba izklāstā ar att. 23 lpp.40 (izmantojot multivides prezentāciju).
Zemes garoza ir ciets akmeņains Zemes apvalks, kas sastāv no cietiem minerāliem un akmeņiem.
Zemes garoza
4. Problēmu risināšana, lai noteiktu temperatūru, kas mainās, iegremdējot Zemes dzīlēs.
No mantijas Zemes iekšējais siltums tiek pārnests uz zemes garozu. Zemes garozas augšējo slāni - līdz 20-30 m dziļumam - ietekmē ārējās temperatūras, un zemāk temperatūra pakāpeniski palielinās: uz katriem 100 m dziļumā par + 3C. Dziļāk temperatūra jau lielā mērā ir atkarīga no iežu sastāva.
Uzdevums: Kāda ir iežu temperatūra raktuvēs, kur tiek iegūtas ogles, ja tās dziļums ir 1000 m, un zemes garozas slāņa temperatūra, kas vairs nav atkarīga no gada laika, ir +10C
Mēs izlemjam par darbībām:
- Par cik grādiem raktuvēs paaugstinās zemes garozas temperatūra:
- Kāda būs zemes garozas temperatūra raktuvēs?
10С+(+30С)= +40С
Temperatūra = +10C +(1000:100 3C)=10C +30C =40C
Atrisiniet uzdevumu: Kāda ir zemes garozas temperatūra raktuvēs, ja tās dziļums ir 1600 m, un zemes garozas slāņa, kas nav atkarīgs no gadalaika, temperatūra ir -5 C?
Gaisa temperatūra =(-5C)+(1600:100 3C)=(-5C)+48C =+43C.
Pierakstiet problēmas stāvokli un atrisiniet to mājās:
Kāda ir zemes garozas temperatūra raktuvēs, ja tās dziļums ir 800 m, un zemes garozas slāņa temperatūra neatkarīgi no gada laika ir +8 C?
Atrisiniet nodarbības pierakstos dotos uzdevumus
5. Zemes garozas izpēte. Darbs ar att. 24 lpp.40, mācību grāmatas teksts.
Kolas superdziļā urbuma urbšana sākta 1970. gadā, tā dziļums ir līdz 12-15 km. Aprēķiniet, kāda ir šī zemes rādiusa daļa.
R Zeme = 6378 km (ekvatoriālais)
6356 km (polāri) vai meridionāli
530-531 ekvatoriālā daļa.
Pasaulē dziļākās raktuves dziļums ir 4 reizes mazāks. Neskatoties uz daudziem pētījumiem, mēs joprojām ļoti maz zinām par mūsu pašu planētas iekšpusi. Vārdu sakot, ja mēs atkal pievēršamies iepriekšminētajam salīdzinājumam, mēs joprojām nevaram “caurdurt čaulu”.
- Jauna materiāla konsolidācija. Multivides prezentācijas izmantošana .
Pārbaudes un uzdevumi verifikācijai.
1. Nosakiet Zemes apvalku: zemes garoza.
A. gaiss
B. grūti.
G. ūdens.
Verifikācijas atslēga:
2. Nosakiet, par kuru Zemes čaulu mēs runājam: Zemes garoza
a/ vistuvāk Zemes centram
b/ biezums no 5 līdz 70 km
in/ tulkots no latīņu valodas kā “sega”
g/ vielas temperatūra +4000 C +5000 C
d/ Zemes augšējais apvalks
e/ biezums ap 2900 km
g/ īpašais vielas stāvoklis: ciets un plastisks
h/ sastāv no kontinentālās un okeāna daļām
un/ galvenais kompozīcijas elements ir dzelzs.
Verifikācijas atslēga:
3. Zemi savā iekšējā struktūrā dažreiz salīdzina ar vistas olu. Ko viņi vēlas parādīt ar šo salīdzinājumu?
Mājas darbs: §16, uzdevumi un jautājumi pēc rindkopas, uzdevums burtnīcā.
Materiāls, ko skolotājs izmanto, skaidrojot jaunu tēmu.
Zemes garoza.
Zemes garoza visas Zemes mērogā ir plāna kārtiņa un ir nenozīmīga salīdzinājumā ar Zemes rādiusu. Tas sasniedz maksimālo biezumu 75 km zem Pamira, Tibetas un Himalaju kalnu grēdām. Neskatoties uz nelielo biezumu, zemes garozai ir sarežģīta struktūra.
Tā augšējie apvāršņi ir diezgan labi izpētīti, urbjot akas.
Zemes garozas struktūra un sastāvs zem okeāniem un kontinentos ir ļoti atšķirīgs. Tāpēc ir ierasts izšķirt divus galvenos zemes garozas veidus – okeānisko un kontinentālo.
Okeānu garoza aizņem aptuveni 56% no planētas virsmas, un tās galvenā iezīme ir nelielais biezums - vidēji apmēram 5-7 km. Bet pat tik plāna zemes garoza sadalās divos slāņos.
Pirmais slānis ir nogulumiežu slānis, ko attēlo māli un kaļķainas nogulsnes. Otro slāni veido bazalti - vulkānu izvirdumu produkti. Bazalta slāņa biezums okeāna dibenā nepārsniedz 2 km.
Kontinentālā (kontinentālā) garoza aizņem platību, kas ir mazāka par okeāna garozu, aptuveni 44% no planētas virsmas. Kontinentālā garoza ir biezāka par okeāna garozu, tās vidējais biezums ir 35-40 km, bet kalnu reģionā tā sasniedz 70-75 km. Tas sastāv no trim slāņiem.
Augšējo slāni veido dažādi nogulumi, to biezums dažās ieplakās, piemēram, Kaspijas zemienē, ir 20-22 km. Dominē seklā ūdens nogulumi - kaļķakmeņi, māli, smiltis, sāļi un ģipsis. Akmeņu vecums ir 1,7 miljardi gadu.
Otrs slānis ir granīts – to labi izpēta ģeologi, jo ir tā atsegumi līdz virsmai, un tika mēģināts arī urbt cauri, lai gan mēģinājumi izurbt visu granīta slāni bija nesekmīgi.
Trešā slāņa sastāvs nav īsti skaidrs. Tiek pieņemts, ka tam vajadzētu būt no akmeņiem, piemēram, bazaltiem. Tās biezums ir 20-25 km. Mohoroviča virsmu var izsekot trešā slāņa pamatnē.
Moho virsma.
1909. gadā ieslēgts Balkānu pussala, netālu no Zagrebas notika spēcīga zemestrīce. Horvātu ģeofiziķe Andrija Mohoroviča, pētot šī notikuma brīdī reģistrēto seismogrammu, pamanīja, ka aptuveni 30 km dziļumā viļņu ātrums ievērojami palielinās. Šo novērojumu apstiprināja citi seismologi. Tas nozīmē, ka ir noteikta sadaļa, kas ierobežo zemes garozu no apakšas. Lai to apzīmētu, tika ieviests īpašs termins - Mohoroviča virsma (jeb Moho sekcija).
Zem garozas 30-50 līdz 2900 km dziļumā atrodas Zemes mantija. No kā tas sastāv? Galvenokārt no akmeņiem, kas bagāti ar magniju un dzelzi.
Mantija aizņem līdz 82% no planētas tilpuma un ir sadalīta augšējā un apakšējā. Pirmais atrodas zem Moho virsmas līdz 670 km dziļumam. Straujš spiediena kritums apvalka augšējā daļā un augsta temperatūra noved pie tā vielas kušanas.
400 km dziļumā zem kontinentiem un 10-150 km zem okeāniem, t.i. augšējā mantijā tika atklāts slānis, kurā seismiskie viļņi pārvietojas salīdzinoši lēni. Šo slāni sauca par astenosfēru (no grieķu “asthenes” - vājš). Šeit kausējuma īpatsvars ir 1-3%, vairāk plastmasas. Nekā pārējā apvalka daļa astenosfēra kalpo kā “smērviela”, caur kuru pārvietojas stingras litosfēras plāksnes.
Salīdzinot ar akmeņiem, kas veido zemes garozu, mantijas ieži izceļas ar augstu blīvumu un seismisko viļņu izplatīšanās ātrums tajos ir ievērojami lielāks.
Apakšējās mantijas pašā "pagrabā" - 1000 km dziļumā un līdz kodola virsmai - blīvums pakāpeniski palielinās. No kā sastāv apakšējā mantija, paliek noslēpums.
Tiek pieņemts, ka serdes virsmu veido viela ar šķidruma īpašībām. Kodola robeža atrodas 2900 km dziļumā.
Bet iekšējais reģions, sākot no 5100 km dziļuma, uzvedas kā ciets. Tas ir saistīts ar ļoti augstu asinsspiedienu. Pat pie serdes augšējās robežas teorētiski aprēķinātais spiediens ir aptuveni 1,3 miljoni atm. un centrā tas sasniedz 3 miljonus atm. Temperatūra šeit var pārsniegt 10 000 C. Katrs kubs. cm zemes kodola vielas sver 12 -14 g.
Acīmredzot materiāls Zemes ārējā kodolā ir gluds, gandrīz kā lielgabala lode. Bet izrādījās, ka atšķirības “robežā” sasniedz 260 km.
- okeāna garoza.
- kontinentālā garoza
- mantija
- kodols
A. sastāv no granīta, bazalta un nogulumiežiem.
b. temperatūra +2000, viskozs stāvoklis, tuvāk cietam.
V. slāņa biezums ir 3-7 km.
g temperatūra no 2000 līdz 5000C, cieta, sastāv no diviem slāņiem.
_______________________________________________________________________________
- Atrisiniet problēmas:
________________________________________________________________________________
Raksturīga Zemes evolūcijas iezīme ir matērijas diferenciācija, kuras izpausme ir mūsu planētas apvalka struktūra. Litosfēra, hidrosfēra, atmosfēra, biosfēra veido galvenos Zemes apvalkus, kas atšķiras pēc ķīmiskā sastāva, biezuma un vielas stāvokļa.
Zemes iekšējā uzbūve
Zemes ķīmiskais sastāvs(1. att.) ir līdzīgs citu sauszemes planētu, piemēram, Veneras vai Marsa, sastāvam.
Kopumā dominē tādi elementi kā dzelzs, skābeklis, silīcijs, magnijs un niķelis. Gaismas elementu saturs ir zems. Zemes vielas vidējais blīvums ir 5,5 g/cm 3 .
Ir ļoti maz ticamu datu par Zemes iekšējo uzbūvi. Apskatīsim att. 2. Tas attēlo Zemes iekšējo uzbūvi. Zeme sastāv no garozas, mantijas un kodola.
Rīsi. 1. Zemes ķīmiskais sastāvs
Rīsi. 2. Zemes iekšējā uzbūve
Kodols
Kodols(3. att.) atrodas Zemes centrā, tās rādiuss ir aptuveni 3,5 tūkstoši km. Kodola temperatūra sasniedz 10 000 K, t.i., tā ir augstāka par Saules ārējo slāņu temperatūru, un tās blīvums ir 13 g/cm 3 (sal.: ūdens - 1 g/cm 3). Tiek uzskatīts, ka kodols sastāv no dzelzs un niķeļa sakausējumiem.
Zemes ārējam kodolam ir lielāks biezums nekā iekšējam (rādiuss 2200 km), un tas ir šķidrā (izkausētā) stāvoklī. Iekšējais kodols ir pakļauts milzīgam spiedienam. Vielas, kas to veido, ir cietā stāvoklī.
Mantija
Mantija- Zemes ģeosfēra, kas ieskauj kodolu un veido 83% no mūsu planētas tilpuma (skat. 3. att.). Tās apakšējā robeža atrodas 2900 km dziļumā. Mantija ir sadalīta mazāk blīvā un plastiskā augšējā daļā (800-900 km), no kuras tā veidojas magma(tulkojumā no grieķu valodas nozīmē “bieza ziede”; tā ir izkausēta zemes iekšpuses viela - ķīmisko savienojumu un elementu, tostarp gāzu, maisījums īpašā pusšķidrā stāvoklī); un kristāliskais apakšējais, apmēram 2000 km biezs.
Rīsi. 3. Zemes uzbūve: kodols, mantija un garoza
Zemes garoza
Zemes garoza - litosfēras ārējais apvalks (sk. 3. att.). Tās blīvums ir aptuveni divas reizes mazāks par Zemes vidējo blīvumu - 3 g/cm 3 .
Atdala zemes garozu no mantijas Mohoroviča robeža(bieži saukta par Moho robežu), ko raksturo straujš seismisko viļņu ātruma pieaugums. To 1909. gadā uzstādīja horvātu zinātnieks Andrejs Mohorovičs (1857- 1936).
Tā kā procesi, kas notiek mantijas augšējā daļā, ietekmē vielas kustību zemes garozā, tie tiek apvienoti zem parastais nosaukumslitosfēra(akmens apvalks). Litosfēras biezums svārstās no 50 līdz 200 km.
Zemāk atrodas litosfēra astenosfēra- mazāk ciets un mazāk viskozs, bet vairāk plastmasas apvalks ar temperatūru 1200 ° C. Tas var šķērsot Moho robežu, iekļūstot zemes garozā. Astenosfēra ir vulkānisma avots. Tajā ir izkausētas magmas kabatas, kas iekļūst zemes garozā vai izplūst uz zemes virsmas.
Zemes garozas sastāvs un struktūra
Salīdzinot ar apvalku un kodolu, zemes garoza ir ļoti plāns, ciets un trausls slānis. Tas sastāv no vieglākas vielas, kurā aptuveni 90 dabīgi ķīmiskie elementi. Šie elementi nav vienlīdzīgi pārstāvēti zemes garozā. Septiņi elementi - skābeklis, alumīnijs, dzelzs, kalcijs, nātrijs, kālijs un magnijs - veido 98% no zemes garozas masas (skat. 5. att.).
Savdabīgas ķīmisko elementu kombinācijas veido dažādus iežus un minerālus. Vecākie no tiem ir vismaz 4,5 miljardus gadu veci.
Rīsi. 4. Zemes garozas uzbūve
Rīsi. 5. Zemes garozas sastāvs
Minerāls ir savā sastāvā un īpašībās samērā viendabīgs dabas ķermenis, kas veidojies gan litosfēras dziļumos, gan virspusē. Minerālu piemēri ir dimants, kvarcs, ģipsis, talks utt. (Raksturības fizikālās īpašības dažādus minerālus var atrast 2. pielikumā.) Zemes derīgo izrakteņu sastāvs parādīts att. 6.
Rīsi. 6. Zemes vispārējais minerālu sastāvs
Akmeņi sastāv no minerāliem. Tie var sastāvēt no viena vai vairākiem minerāliem.
Nogulumieži - māls, kaļķakmens, krīts, smilšakmens u.c. - veidojušies, vielām nogulsnējot ūdens vidē un uz sauszemes. Tie atrodas slāņos. Ģeologi tās sauc par Zemes vēstures lappusēm, jo tās var uzzināt par to dabas apstākļi kas pastāvēja uz mūsu planētas senatnē.
Starp nogulumiežiem izšķir organogēnos un neorganogēnos (klasiskos un ķīmiskos).
Organogēns Akmeņi veidojas dzīvnieku un augu atlieku uzkrāšanās rezultātā.
Klasiskie ieži veidojas iepriekš izveidojušos iežu iznīcināšanas produktu dēdēšanas, ūdens, ledus vai vēja iznīcināšanas rezultātā (1. tabula).
1. tabula. Klastiskie ieži atkarībā no fragmentu lieluma
|
Šķirnes nosaukums |
Bummer con izmērs (daļiņas) |
|
Vairāk nekā 50 cm |
|
|
5 mm - 1 cm |
|
|
1 mm - 5 mm |
|
|
Smiltis un smilšakmeņi |
0,005 mm - 1 mm |
|
Mazāks par 0,005 mm |
Ķīmiskais Akmeņi veidojas tajos izšķīdušo vielu nokrišņu rezultātā no jūru un ezeru ūdeņiem.
Zemes garozas biezumā veidojas magma magmatiskie ieži(7. att.), piemēram, granīts un bazalts.
Nogulumieži un magmatiskie ieži, spiediena un augstas temperatūras ietekmē iegremdēti lielā dziļumā, piedzīvo būtiskas izmaiņas, pārvēršoties par metamorfie ieži. Piemēram, kaļķakmens pārvēršas marmorā, kvarca smilšakmens par kvarcītu.
Zemes garozas struktūra ir sadalīta trīs slāņos: nogulumiežu, granīta un bazalta.
Nogulumu slānis(sk. 8. att.) veido galvenokārt nogulumieži. Šeit dominē māli un slānekļi, plaši pārstāvēti smilšaini, karbonāti un vulkāniskie ieži. Nogulumu slānī ir tādu nogulsnes minerāli, piemēram, ogles, gāze, nafta. Visi no tiem ir organiskas izcelsmes. Piemēram, ogles ir seno laiku augu transformācijas produkts. Nogulumu slāņa biezums ir ļoti atšķirīgs - no pilnīgas prombūtnes atsevišķās sauszemes teritorijās līdz 20-25 km dziļās ieplakās.
Rīsi. 7. Iežu klasifikācija pēc izcelsmes
"Granīta" slānis sastāv no metamorfiem un magmatiskiem iežiem, kas pēc savām īpašībām ir līdzīgi granītam. Šeit visizplatītākie ir gneisi, granīti, kristāliskās šķelnes uc Granīta slānis nav sastopams visur, bet kontinentos, kur tas ir labi izteikts, tā maksimālais biezums var sasniegt vairākus desmitus kilometru.
"Bazalta" slānis ko veido akmeņi tuvu bazaltiem. Tie ir metamorfizēti magmatiskie ieži, blīvāki par “granīta” slāņa iežiem.
Zemes garozas biezums un vertikālā struktūra ir atšķirīga. Ir vairāki zemes garozas veidi (8. att.). Saskaņā ar vienkāršāko klasifikāciju izšķir okeāna un kontinentālo garozu.
Kontinentālās un okeāna garozas biezums ir atšķirīgs. Tādējādi kalnu sistēmās tiek novērots maksimālais zemes garozas biezums. Tas ir apmēram 70 km. Zem līdzenumiem zemes garozas biezums ir 30-40 km, un zem okeāniem tas ir plānākais - tikai 5-10 km.
Rīsi. 8. Zemes garozas veidi: 1 - ūdens; 2- nogulumu slānis; 3-nogulumiežu un bazaltu starpslāņojums; 4 - bazalti un kristāliskie ultrabāziskie ieži; 5 – granīta-metamorfiskais slānis; 6 – granulīta-mafiskais slānis; 7 - parastā mantija; 8 - dekompresēta mantija
Kontinentālās un okeāniskās garozas atšķirība iežu sastāvā izpaužas tajā, ka okeāna garozā nav granīta slāņa. Un okeāna garozas bazalta slānis ir ļoti unikāls. Iežu sastāva ziņā tas atšķiras no līdzīga kontinentālās garozas slāņa.
Robeža starp zemi un okeānu (nulles atzīme) nefiksē kontinentālās garozas pāreju uz okeānu. Kontinentālās garozas aizstāšana ar okeāna garozu notiek okeānā aptuveni 2450 m dziļumā.
Rīsi. 9. Kontinentālās un okeāna garozas uzbūve
Ir arī zemes garozas pārejas veidi - subokeāniskais un subkontinentālais.
Subokeāna garoza atrodas gar kontinentālajām nogāzēm un pakājē, var atrast marginālos un Vidusjūras. Tas pārstāv kontinentālo garozu ar biezumu līdz 15-20 km.
Subkontinentālā garoza kas atrodas, piemēram, uz vulkānisko salu lokiem.
Pamatojoties uz materiāliem seismiskā zondēšana - seismisko viļņu pārejas ātrums - mēs iegūstam datus par zemes garozas dziļo struktūru. Līdz ar to Kolas superdziļurbums, kas pirmo reizi ļāva aplūkot iežu paraugus no vairāk nekā 12 km dziļuma, atnesa daudz negaidītu lietu. Tika pieņemts, ka 7 km dziļumā jāsākas “bazalta” slānim. Patiesībā tas netika atklāts, un starp akmeņiem dominēja gneisi.
Zemes garozas temperatūras izmaiņas līdz ar dziļumu. Zemes garozas virsmas slānim ir temperatūra, ko nosaka saules siltums. Šis heliometriskais slānis(no grieķu helio — Saule), piedzīvo sezonālas temperatūras svārstības. Tās vidējais biezums ir aptuveni 30 m.
Zemāk ir vēl plānāks slānis, raksturīga iezīme kas ir nemainīga temperatūra, kas atbilst novērojuma vietas gada vidējai temperatūrai. Kontinentālā klimata apstākļos šī slāņa dziļums palielinās.
Vēl dziļāk zemes garozā atrodas ģeotermālais slānis, kura temperatūru nosaka Zemes iekšējais siltums un pieaug līdz ar dziļumu.
Temperatūras paaugstināšanās galvenokārt notiek radioaktīvo elementu, kas veido akmeņus, galvenokārt rādija un urāna, sabrukšanas dēļ.
Temperatūras pieauguma apjomu akmeņos līdz ar dziļumu sauc ģeotermālais gradients. Tas svārstās diezgan plašā diapazonā - no 0,1 līdz 0,01 °C/m - un ir atkarīgs no iežu sastāva, to rašanās apstākļiem un vairākiem citiem faktoriem. Zem okeāniem temperatūra paaugstinās ātrāk, palielinoties dziļumam, nekā kontinentos. Vidēji ar katriem 100 m dziļumā kļūst siltāks par 3 °C.
Tiek saukts ģeotermālā gradienta reciproks ģeotermālā stadija. To mēra m/°C.
Zemes garozas siltums ir svarīgs enerģijas avots.
Zemes garozas daļa, kas sniedzas ģeoloģiskajiem pētījumiem pieejamā dziļumā Zemes zarnas. Zemes iekšpusei nepieciešama īpaša aizsardzība un saprātīga izmantošana.