Un rasgo característico de la evolución de la Tierra es la diferenciación de la materia, cuya expresión es la estructura del caparazón de nuestro planeta. La litosfera, la hidrosfera, la atmósfera y la biosfera forman las capas principales de la Tierra, que difieren en composición química, espesor y estado de la materia.
La estructura interna de la Tierra
La composición química de la Tierra (Figura 1) es similar a la composición de otros planetas terrestres, como Venus o Marte.
En general, predominan elementos tales como hierro, oxígeno, silicio, magnesio y níquel. El contenido de elementos ligeros es pequeño. La densidad promedio de la sustancia de la Tierra es 5.5 g / cm 3 .
Hay muy pocos datos confiables sobre la estructura interna de la Tierra. Consideramos la Fig. 2. Él representa la estructura interna de la Tierra. La tierra consiste en la corteza terrestre, el manto y el núcleo.
Fig. 1. La composición química de la Tierra
Fig. 2. La estructura interna de la Tierra
Kernel
El núcleo (Figura 3) está ubicado en el centro de la Tierra, su radio es de aproximadamente 3,5 mil km. La temperatura central alcanza los 10 000 K, es decir, es más alta que la temperatura de las capas exteriores del Sol, y su densidad es de 13 g / cm 3 (compárese con: agua - 1 g / cm 3 ). El núcleo está supuestamente compuesto de aleaciones de hierro y níquel.
El núcleo externo de la Tierra tiene más poder que el núcleo interno (radio 2200 km) y está en estado líquido (fundido). El núcleo interno está sometido a una presión colosal. Las sustancias que lo componen están en estado sólido.
Manto
El manto es la geosfera de la Tierra que rodea el núcleo y representa el 83% del volumen de nuestro planeta (ver Figura 3). Su límite inferior se encuentra a una profundidad de 2900 km. El manto está dividido en una parte superior de plástico menos denso (800-900 km), del cual se forma el magma (en griego significa "ungüento grueso", es una sustancia fundida del interior de la tierra, una mezcla de compuestos químicos y elementos, incluidos gases, en un estado semilíquido); y un cristalino inferior, de unos 2000 km de espesor.
Fig. 3. La estructura de la Tierra: el núcleo, el manto y la corteza terrestre
La corteza terrestre
La corteza terrestre es la capa exterior de la litosfera (ver Figura 3). Su densidad es aproximadamente dos veces menor que la densidad promedio de la Tierra, 3 g / cm 3 .
Desde el manto, la corteza terrestre está separada por el límite Mohorovicic (a menudo se llama el límite Moho), que se caracteriza por un fuerte aumento en las velocidades de las ondas sísmicas. Fue establecido en 1909 por el científico croata Andrei Mohorovicic (1857-1936).
Dado que los procesos que ocurren en la parte superior del manto afectan el movimiento de la materia en la corteza terrestre, se unen bajo el nombre común de la litosfera (caparazón de roca). El grosor de la litosfera varía de 50 a 200 km.
Debajo de la litosfera hay una astenosfera , una cáscara menos dura y menos viscosa pero más plástica con una temperatura de 1200 ° C. Puede cruzar el límite de Moho, penetrando en la corteza terrestre. La astenosfera es una fuente de volcanismo. Contiene focos de magma fundido, que penetra en la corteza terrestre o se vierte sobre la superficie de la tierra.
Composición y estructura de la corteza terrestre
En comparación con el manto y el núcleo, la corteza terrestre es una capa muy delgada, dura y frágil. Está compuesto de una sustancia más ligera, que actualmente contiene alrededor de 90 elementos químicos naturales. Estos elementos no están representados por igual en la corteza terrestre. Siete elementos (oxígeno, aluminio, hierro, calcio, sodio, potasio y magnesio) representan el 98% de la masa de la corteza terrestre (ver Figura 5).
Combinaciones peculiares de elementos químicos forman varias rocas y minerales. El mayor de ellos tiene al menos 4,5 mil millones de años.
Fig. 4. Estructura de la corteza terrestre
Fig. 5. Composición de la corteza terrestre
Mineral : relativamente homogéneo en su composición y propiedades del cuerpo natural, formado tanto en las profundidades como en la superficie de la litosfera. Ejemplos de minerales son diamante, cuarzo, yeso, talco, etc. (Para una descripción de las propiedades físicas de varios minerales, ver Apéndice 2). La composición de los minerales de la Tierra se muestra en la Fig. 6.
Fig. 6. La composición mineral total de la Tierra
Las rocas consisten en minerales. Pueden estar compuestos de uno o varios minerales.
Las rocas sedimentarias ( arcilla, piedra caliza, tiza, arenisca, etc.) se formaron por la precipitación de sustancias en el medio acuático y en la tierra. Mienten en capas. Los geólogos los llaman páginas de la historia de la Tierra porque pueden aprender sobre las condiciones naturales que existían en nuestro planeta en la antigüedad.
Entre las rocas sedimentarias, hay organismos organogénicos e inorgánicos (clásticos y quimogénicos).
Las rocas organógenas se forman como resultado de la acumulación de restos de animales y plantas.
Las rocas fragmentarias se forman como resultado de la intemperie, psrsloslozniya con la ayuda de productos de agua, hielo o viento que destruyen rocas formadas previamente (Tabla 1).
Tabla 1. Rocas clásticas según el tamaño de los restos
Nombre de la raza | El tamaño de un cono de partículas |
Mazorcas | Más de 50 cm |
Cantos rodados | 10-50 cm |
Guijarros | 1-10 cm |
Piedra triturada | 5 mm - 1 cm |
Grava | 1 mm - 5 mm |
Arena y areniscas | 0.005 mm - 1 mm |
Clay | Menos de 0.005 mm |
Las rocas quimiogénicas se forman como resultado de la precipitación de las aguas de los mares y lagos de sustancias disueltas en ellas.
En el espesor de la corteza terrestre, las rocas magmáticas se forman a partir del magma (Figura 7), por ejemplo, granito y basalto.
Las rocas sedimentarias e ígneas cuando se sumergen a grandes profundidades bajo la influencia de la presión y las altas temperaturas experimentan cambios significativos, convirtiéndose en rocas metamórficas. Entonces, por ejemplo, la piedra caliza se convierte en mármol, arenisca de cuarzo, en cuarcita.
Tres capas se distinguen en la estructura de la corteza terrestre: sedimentaria, granítica, basáltica.
La capa sedimentaria (ver Fig. 8) está formada principalmente por rocas sedimentarias. Aquí predominan las arcillas y las lutitas, la arena, el carbonato y las rocas volcánicas están ampliamente representadas. En la capa sedimentaria hay depósitos de minerales tales como carbón, gas, petróleo. Todos son de origen orgánico. Por ejemplo, el carbón es un producto de la transformación de las plantas de la antigüedad. El espesor de la capa sedimentaria varía ampliamente, desde la ausencia total en algunas partes de la tierra hasta 20-25 km en depresiones profundas.
Fig. 7. Clasificación de las rocas por origen
La capa de "granito" consiste en rocas metamórficas e ígneas, cercanas en sus propiedades al granito. Los más comunes son gneises, granitos, esquistos cristalinos, etc. La capa de granito no se encuentra en todas partes, pero en los continentes donde está bien pronunciada, su espesor máximo puede alcanzar varias decenas de kilómetros.
La capa de "basalto" está formada por rocas cercanas a los basaltos. Estas son rocas ígneas metamorfoseadas, más densas que las de la capa de "granito".
El grosor y la estructura vertical de la corteza terrestre son diferentes. Hay varios tipos de costra (Fig. 8). De acuerdo con la clasificación más simple, se distinguen las cortezas terrestres oceánicas y continentales.
La corteza continental y oceánica son diferentes en espesor. Por lo tanto, el espesor máximo de la corteza terrestre se observa bajo los sistemas de montaña. Son aproximadamente 70 km. Bajo las llanuras, el espesor de la corteza terrestre es de 30-40 km, y debajo de los océanos es el más delgado, de solo 5-10 km.
Fig. 8. Tipos de la corteza terrestre: 1 - agua; 2- capa sedimentaria; 3 - intercalación de rocas sedimentarias y basaltos; 4 - basaltos y rocas ultrabianas cristalinas; 5 - capa granítica-metamórfica; 6 - capa de granulita-basito; 7 - manto normal; 8 - manto descomprimido
La diferencia en la corteza continental y oceánica en términos de la composición de las rocas se manifiesta en el hecho de que la capa granítica en la corteza oceánica está ausente. Y la capa de basalto de la corteza oceánica es muy peculiar. La composición de las rocas es diferente de la de la corteza continental.
El límite entre la tierra y el océano (marca cero) no arregla la transición de la corteza continental a la corteza oceánica. El reemplazo de la corteza oceánica continental ocurre en el océano aproximadamente a una profundidad de 2450 m.
Fig. 9. Estructura de la corteza continental y oceánica
También hay tipos transitorios de la corteza terrestre: sub-oceánica y subcontinental.
La corteza sub-oceánica se encuentra a lo largo de las laderas continentales y las estribaciones, se puede encontrar en los mares marginales y mediterráneos. Es una corteza continental con un espesor de hasta 15-20 km.
La corteza subcontinental se encuentra, por ejemplo, en los arcos de islas volcánicas.
Con base en el sondeo sísmico, la velocidad de las ondas sísmicas, obtenemos datos sobre la estructura profunda de la corteza terrestre. Por lo tanto, el pozo Superdeep de Kola, que por primera vez permitió ver muestras de roca desde una profundidad de más de 12 km, trajo muchos resultados inesperados. Se supuso que una capa de "basalto" debería comenzar a una profundidad de 7 km. De hecho, no fue descubierto, y los gneises prevalecieron entre las rocas.
Cambio en la temperatura de la corteza terrestre con profundidad. La capa cercana a la superficie de la corteza terrestre tiene una temperatura determinada por el calor solar. Es una capa heliométrica (del griego Helio al Sol), que experimenta fluctuaciones estacionales de temperatura. Su potencia promedio es de aproximadamente 30 m.
A continuación se muestra una capa aún más delgada, cuyo rasgo característico es una temperatura constante que corresponde a la temperatura media anual del lugar de observación. La profundidad de esta capa aumenta en las condiciones del clima continental.
Incluso más profundamente en la corteza terrestre, se distingue una capa geotérmica, cuya temperatura está determinada por el calor interno de la Tierra y aumenta con la profundidad.
El aumento de la temperatura se debe principalmente a la descomposición de los elementos radiactivos que componen las rocas, principalmente el radio y el uranio.
La magnitud del aumento de la temperatura de las rocas con profundidad se denomina gradiente geotérmico. Varía dentro de límites bastante amplios, de 0.1 a 0.01 ° C / m, y depende de la composición de las rocas, las condiciones de su ocurrencia y una serie de otros factores. Debajo de los océanos, la temperatura con la profundidad aumenta más rápido que en los continentes. En promedio, con cada 100 m de profundidad, se calienta a 3 ° C.
La magnitud inversa al gradiente geotérmico se denomina paso geotérmico. Se mide en m / ° C.
El calor de la corteza terrestre es una importante fuente de energía.
Parte de la corteza terrestre, que se extiende hasta las profundidades disponibles para el estudio geológico, forma las entrañas de la Tierra. Las entrañas de la Tierra requieren una protección especial y un uso razonable.