Suhu lapisan kerak samudera. Posisi, komposisi kimia dan rezim termal kerak bumi

Dibandingkan dengan mantel dan inti, kerak bumi merupakan lapisan yang sangat tipis, keras dan rapuh. Ini terdiri dari zat yang lebih ringan, yang saat ini mengandung sekitar 90 unsur kimia alami. Unsur-unsur ini tidak terwakili secara merata di kerak bumi. Tujuh unsur - oksigen, aluminium, besi, kalsium, natrium, kalium dan magnesium - menyumbang 98% massa kerak bumi (lihat Gambar 5).

Kombinasi aneh unsur-unsur kimia membentuk berbagai batuan dan mineral. Yang tertua berusia setidaknya 4,5 miliar tahun.

Beras. 4. Struktur kerak bumi

Beras. 5. Komposisi kerak bumi

Mineral adalah suatu benda alam yang relatif homogen dalam komposisi dan sifat-sifatnya, terbentuk baik di kedalaman maupun di permukaan litosfer. Contoh mineral adalah intan, kuarsa, gipsum, bedak, dll. (Karakteristik sifat fisik berbagai mineral dapat Anda temukan pada Lampiran 2.) Komposisi mineral bumi ditunjukkan pada Gambar. 6.

Beras. 6. Komposisi mineral umum bumi

Batuan terdiri dari mineral. Mereka dapat terdiri dari satu atau beberapa mineral.

Batuan sedimen - tanah liat, batu kapur, kapur, batu pasir, dll. - terbentuk oleh pengendapan zat di lingkungan perairan dan di darat. Mereka berbaring berlapis-lapis. Ahli geologi menyebutnya halaman sejarah Bumi, karena mereka dapat mempelajari kondisi alam yang ada di planet kita pada zaman dahulu.

Di antara batuan sedimen, organogenik dan anorganogenik (klastik dan kemogenik) dibedakan.

Organogenik Batuan terbentuk sebagai hasil penimbunan sisa-sisa hewan dan tumbuhan.

Batuan klastik terbentuk sebagai akibat pelapukan, penghancuran oleh air, es atau angin dari hasil penghancuran batuan yang telah terbentuk sebelumnya (Tabel 1).

Tabel 1. Batuan klastik tergantung besar kecilnya pecahannya

Kerak bumi dalam pengertian ilmiah adalah bagian geologis paling atas dan terkeras dari cangkang planet kita.

Penelitian ilmiah memungkinkan kita mempelajarinya secara menyeluruh. Hal ini difasilitasi oleh pengeboran sumur yang berulang-ulang baik di benua maupun di dasar laut. Struktur bumi dan kerak bumi di berbagai belahan bumi berbeda baik komposisi maupun karakteristiknya. Batas atas kerak bumi merupakan relief tampak, dan batas bawah merupakan zona pemisahan dua lingkungan, yang disebut juga dengan permukaan Mohorovicic. Hal ini sering disebut sebagai “batas M”. Ia menerima nama ini berkat seismolog Kroasia Mohorovicic A. Selama bertahun-tahun ia mengamati kecepatan pergerakan seismik tergantung pada tingkat kedalaman. Pada tahun 1909, ia menetapkan adanya perbedaan antara kerak bumi dan mantel bumi yang panas. Batas M terletak pada tingkat di mana kecepatan gelombang seismik meningkat dari 7,4 menjadi 8,0 km/s.

Komposisi kimia bumi

Mempelajari cangkang planet kita, para ilmuwan menarik kesimpulan yang menarik dan bahkan menakjubkan. Ciri-ciri struktural kerak bumi membuatnya mirip dengan wilayah yang sama di Mars dan Venus. Lebih dari 90% unsur penyusunnya diwakili oleh oksigen, silikon, besi, aluminium, kalsium, kalium, magnesium, dan natrium. Menggabungkan satu sama lain dalam berbagai kombinasi, mereka membentuk tubuh fisik yang homogen - mineral. Mereka dapat dimasukkan ke dalam batuan dalam konsentrasi yang berbeda. Struktur kerak bumi sangat heterogen. Jadi, batuan dalam bentuk umum adalah agregat dengan komposisi kimia yang kurang lebih konstan. Ini adalah badan geologi independen. Yang dimaksud dengan wilayah kerak bumi yang jelas, yang mempunyai asal usul dan umur yang sama dalam batas-batasnya.

Batu berdasarkan kelompok

1. Beku. Nama itu berbicara sendiri. Mereka muncul dari magma dingin yang mengalir dari mulut gunung berapi purba. Struktur batuan ini secara langsung bergantung pada laju pemadatan lava. Semakin besar, semakin kecil kristal zat tersebut. Granit, misalnya, terbentuk pada ketebalan kerak bumi, dan basal muncul sebagai akibat keluarnya magma secara bertahap ke permukaannya. Variasi ras tersebut cukup besar. Dilihat dari struktur kerak bumi, kita melihat bahwa 60% terdiri dari mineral beku.

2. Sedimen. Ini adalah batuan yang merupakan hasil pengendapan fragmen mineral tertentu secara bertahap di darat dan dasar laut. Ini dapat berupa komponen lepas (pasir, kerikil), komponen yang disemen (batu pasir), sisa-sisa mikroorganisme (batubara, batu kapur), atau produk reaksi kimia (garam kalium). Mereka membentuk hingga 75% dari seluruh kerak bumi di benua.
Menurut cara fisiologis pembentukannya, batuan sedimen dibagi menjadi:

• Klastik. Ini adalah sisa-sisa berbagai batuan. Mereka hancur karena pengaruh faktor alam (gempa bumi, angin topan, tsunami). Ini termasuk pasir, kerikil, kerikil, batu pecah, tanah liat.
• Kimia. Mereka secara bertahap terbentuk dari larutan berair zat mineral tertentu (garam).
• Organik atau biogenik. Terdiri dari sisa-sisa hewan atau tumbuhan. Ini adalah serpih minyak, gas, minyak, batu bara, batu kapur, fosfor, kapur.

3. Batuan metamorf. Komponen lain dapat diubah menjadi mereka. Hal ini terjadi di bawah pengaruh perubahan suhu, tekanan tinggi, larutan atau gas. Misalnya, marmer dapat diperoleh dari batu kapur, gneiss dari granit, dan kuarsit dari pasir.

Mineral dan batuan yang digunakan secara aktif oleh manusia dalam kehidupannya disebut mineral. Apa itu?

Ini adalah formasi mineral alami yang mempengaruhi struktur bumi dan kerak bumi. Mereka dapat dimanfaatkan dalam pertanian dan industri, baik dalam bentuk alami maupun melalui pengolahan.

Jenis mineral yang bermanfaat. Klasifikasi mereka

Tergantung pada keadaan fisik dan agregasinya, mineral dapat dibagi menjadi beberapa kategori:

1. Padat (bijih, marmer, batu bara).
2. Cairan (air mineral, minyak).
3. Berbentuk gas (metana).

Karakteristik masing-masing jenis mineral

Menurut komposisi dan fitur aplikasi, ada:

1. Bahan mudah terbakar (batubara, minyak, gas).
2. Bijih. Ini termasuk radioaktif (radium, uranium) dan logam mulia (perak, emas, platinum). Ada bijih logam besi (besi, mangan, kromium) dan logam non-besi (tembaga, timah, seng, aluminium).
3. Mineral non-logam memainkan peran penting dalam konsep struktur kerak bumi. Geografi mereka sangat luas. Ini adalah batuan non-logam dan tidak mudah terbakar. Ini adalah bahan bangunan (pasir, kerikil, tanah liat) dan bahan kimia (sulfur, fosfat, garam kalium). Bagian terpisah dikhususkan untuk batu mulia dan hias.

Distribusi mineral di planet kita secara langsung bergantung pada faktor eksternal dan pola geologi.

Dengan demikian, mineral bahan bakar terutama ditambang di cekungan minyak, gas, dan batu bara. Mereka berasal dari sedimen dan terbentuk di lapisan penutup platform sedimen. Minyak dan batu bara jarang muncul bersamaan.

Mineral bijih paling sering berhubungan dengan ruang bawah tanah, overhang, dan area lipatan pelat platform. Di tempat seperti itu mereka dapat membuat ikat pinggang yang besar.

Inti

Inti luar berada dalam keadaan cair dan memiliki kekuatan lebih besar daripada inti dalam. Yang terakhir ini mengalami tekanan yang sangat besar. Zat-zat yang menyusunnya berada dalam keadaan padat permanen.

Mantel

Geosfer bumi mengelilingi inti bumi dan membentuk sekitar 83 persen dari seluruh permukaan planet kita. Batas bawah mantel terletak pada kedalaman hampir 3000 km. Cangkang ini secara kondisional dibagi menjadi bagian atas yang kurang plastis dan padat (dari sinilah magma terbentuk) dan bagian bawah berbentuk kristal, yang lebarnya 2000 kilometer.

Komposisi dan struktur kerak bumi

Untuk membahas tentang unsur-unsur apa saja yang menyusun litosfer, kita perlu memberikan beberapa konsep.

Kerak bumi merupakan lapisan terluar dari litosfer. Kepadatannya kurang dari setengah kepadatan rata-rata planet ini.

Kerak bumi dipisahkan dari mantel oleh batas M yang telah disebutkan di atas. Karena proses-proses yang terjadi di kedua wilayah tersebut saling mempengaruhi satu sama lain, maka simbiosisnya biasa disebut litosfer. Artinya "cangkang batu". Kekuatannya berkisar antara 50-200 kilometer.

Di bawah litosfer terdapat astenosfer yang memiliki konsistensi kurang padat dan kental. Suhunya sekitar 1200 derajat. Ciri unik astenosfer adalah kemampuannya untuk melanggar batas-batasnya dan menembus litosfer. Ini adalah sumber vulkanisme. Di sini terdapat kantong-kantong magma cair yang menembus kerak bumi dan mengalir ke permukaan. Dengan mempelajari proses-proses ini, para ilmuwan mampu membuat banyak penemuan menakjubkan. Beginilah cara struktur kerak bumi dipelajari. Litosfer terbentuk ribuan tahun yang lalu, tetapi bahkan sekarang proses aktif masih berlangsung di dalamnya.

Elemen struktural kerak bumi

Dibandingkan dengan mantel dan inti, litosfer merupakan lapisan yang keras, tipis, dan sangat rapuh. Itu terdiri dari kombinasi zat, di mana lebih dari 90 unsur kimia telah ditemukan hingga saat ini. Mereka tersebar secara heterogen. 98 persen massa kerak bumi terdiri dari tujuh komponen. Ini adalah oksigen, zat besi, kalsium, aluminium, kalium, natrium dan magnesium. Batuan dan mineral tertua berusia lebih dari 4,5 miliar tahun.

Dengan mempelajari struktur internal kerak bumi, berbagai mineral dapat diidentifikasi.
Mineral adalah zat yang relatif homogen yang dapat ditemukan baik di dalam maupun di permukaan litosfer. Ini adalah kuarsa, gipsum, bedak, dll. Batuan terdiri dari satu atau lebih mineral.

Proses yang membentuk kerak bumi

Struktur kerak samudera

Bagian litosfer ini sebagian besar terdiri dari batuan basaltik. Struktur kerak samudera belum dipelajari secara menyeluruh seperti struktur kerak benua. Teori lempeng tektonik menjelaskan bahwa kerak samudera relatif muda, dan bagian terbarunya diperkirakan berasal dari zaman Jurassic Akhir.
Ketebalannya praktis tidak berubah seiring waktu, karena ditentukan oleh jumlah lelehan yang dilepaskan dari mantel di zona pegunungan tengah laut. Hal ini sangat dipengaruhi oleh kedalaman lapisan sedimen di dasar laut. Di wilayah yang paling luas, jaraknya berkisar antara 5 hingga 10 kilometer. Jenis cangkang bumi ini termasuk dalam litosfer samudera.

Kerak benua

Litosfer berinteraksi dengan atmosfer, hidrosfer, dan biosfer. Dalam proses sintesisnya, mereka membentuk cangkang bumi yang paling kompleks dan reaktif. Di tektonosfer terjadi proses yang mengubah komposisi dan struktur cangkang ini.
Litosfer di permukaan bumi tidak homogen. Ini memiliki beberapa lapisan.

1. Sedimen. Hal ini terutama dibentuk oleh batuan. Tanah liat dan serpih mendominasi di sini, dan batuan karbonat, vulkanik, dan berpasir juga tersebar luas. Di lapisan sedimen Anda dapat menemukan mineral seperti gas, minyak, dan batu bara. Semuanya berasal dari organik.
2. Lapisan granit. Ini terdiri dari batuan beku dan metamorf yang paling dekat sifatnya dengan granit. Lapisan ini tidak ditemukan di semua tempat; lapisan ini paling menonjol di benua. Di sini kedalamannya bisa mencapai puluhan kilometer.
3. Lapisan basal dibentuk oleh batuan yang mirip dengan mineral dengan nama yang sama. Ini lebih padat dari granit.

Perubahan kedalaman dan suhu di kerak bumi

Lapisan permukaannya dipanaskan oleh panas matahari. Ini adalah cangkang heliometri. Ia mengalami fluktuasi suhu musiman. Ketebalan rata-rata lapisan ini sekitar 30 m.

Di bawahnya ada lapisan yang lebih tipis dan lebih rapuh. Suhunya konstan dan kira-kira sama dengan karakteristik suhu tahunan rata-rata di wilayah planet tertentu. Tergantung pada iklim benua, kedalaman lapisan ini meningkat.
Bahkan lebih dalam lagi di kerak bumi terdapat tingkat yang lain. Ini adalah lapisan panas bumi. Struktur kerak bumi memungkinkan keberadaannya, dan suhunya ditentukan oleh panas internal bumi dan meningkat seiring dengan kedalaman.

Kenaikan suhu terjadi karena peluruhan zat radioaktif yang menyusun batuan. Pertama-tama, ini adalah radium dan uranium.

Gradien geometris - besarnya kenaikan suhu tergantung pada derajat kenaikan kedalaman lapisan. Parameter ini bergantung pada berbagai faktor. Struktur dan jenis kerak bumi mempengaruhinya, begitu pula komposisi batuan, tingkat dan kondisi kemunculannya.

Panas kerak bumi merupakan sumber energi yang penting. Kajiannya sangat relevan saat ini.

Dari mantel, panas internal bumi dipindahkan ke kerak bumi. Lapisan atas kerak bumi, hingga kedalaman 20-30 m, dipengaruhi oleh suhu eksternal, dan di bawahnya suhu meningkat secara bertahap: untuk setiap kedalaman 100 m sebesar +3 C. Lebih dalam, suhu sudah sangat bergantung pada komposisi batuan.

Latihan: Berapakah suhu batuan pada tambang tempat penambangan batubara jika kedalamannya 1000 m, dan suhu lapisan kerak bumi yang tidak lagi bergantung pada musim adalah +10 C

Kami memutuskan tindakan:

1. Berapa kali suhu batuan meningkat seiring dengan kedalaman?

1. Berapa derajat kenaikan suhu kerak bumi di tambang:

3C 10= 30C

3. Berapa suhu kerak bumi di tambang?

10 C+(+30 C)= +40 C

Suhu = +10 C +(1000:100 3 C)=10 C +30 C =40 C

Selesaikan masalahnya: Berapakah suhu kerak bumi di dalam tambang jika kedalamannya 1600 m, dan suhu lapisan kerak bumi, tidak tergantung musim, adalah -5 C?

Suhu udara =(-5 C)+(1600:100 3 C)=(-5 C)+48 C =+43 C.

Tuliskan kondisi masalahnya dan selesaikan di rumah:

Berapa suhu kerak bumi di tambang jika kedalamannya 800 m, dan suhu lapisan kerak bumi, tidak tergantung musim, adalah +8 C?

Selesaikan masalah yang diberikan dalam catatan pelajaran

5. Studi tentang kerak bumi. Bekerja dengan Gambar. 24 hal.40, teks buku teks.

Pengeboran sumur superdeep Kola dimulai pada tahun 1970, kedalamannya mencapai 12-15 km. Hitung berapa bagian jari-jari bumi ini.

R Bumi = 6378 km (khatulistiwa)

6356 km (kutub) atau meridional

530-531 bagian dari garis khatulistiwa.

Kedalaman tambang terdalam di dunia ini 4 kali lebih kecil. Meskipun banyak penelitian telah dilakukan, kita masih hanya mengetahui sedikit tentang bagian dalam planet kita. Singkatnya, jika kita kembali ke perbandingan di atas, kita masih belum bisa “menembus cangkangnya”.

6. Konsolidasi materi baru. Menggunakan presentasi multimedia.

Tes dan tugas untuk verifikasi.

1. Tentukan cangkang bumi:

1. kerak bumi.

2. hidrosfer.

3. suasana

4. biosfer.

A.udara

B.keras.

G. akuatik.

Kunci verifikasi:

2. Tentukan cangkang bumi manakah yang sedang kita bicarakan:

1. Kerak bumi

a/ paling dekat dengan pusat bumi

b/ ketebalan dari 5 sampai 70 km

di/ diterjemahkan dari bahasa Latin sebagai “selimut”

g/ suhu zat +4000 C +5000 C

d/ kulit bagian atas bumi

e/ ketebalan sekitar 2900 km

g/ keadaan khusus suatu benda: padat dan plastis

h/ terdiri dari bagian benua dan samudera

dan/ unsur penyusun utamanya adalah besi.

Kunci verifikasi:

Dari segi struktur internalnya, bumi terkadang diibaratkan seperti telur ayam. Apa yang ingin mereka tunjukkan dengan perbandingan ini?

Pekerjaan rumah: §16, tugas dan pertanyaan setelah paragraf, tugas di buku catatan.

Bahan yang digunakan guru saat menjelaskan topik baru.

kerak bumi.

Kerak bumi pada skala seluruh bumi merupakan lapisan tipis dan tidak signifikan dibandingkan dengan jari-jari bumi. Ketebalan maksimumnya mencapai 75 km di bawah pegunungan Pamir, Tibet, dan Himalaya. Meski ketebalannya kecil, kerak bumi memiliki struktur yang kompleks.

Cakrawala atasnya telah dipelajari dengan cukup baik melalui pengeboran sumur.

Struktur dan komposisi kerak bumi di bawah lautan dan di benua sangat berbeda. Oleh karena itu, merupakan kebiasaan untuk membedakan dua jenis utama kerak bumi – samudera dan benua.

Kerak lautan menempati sekitar 56% permukaan planet, dan ciri utamanya adalah ketebalannya yang kecil - rata-rata sekitar 5-7 km. Tetapi kerak bumi yang begitu tipis pun terbagi menjadi dua lapisan.

Lapisan pertama adalah sedimen, diwakili oleh lempung dan lanau berkapur. Lapisan kedua terdiri dari basal - produk letusan gunung berapi. Ketebalan lapisan basal di dasar laut tidak melebihi 2 km.

Kerak benua (daratan) menempati wilayah yang lebih kecil dari kerak samudera, sekitar 44% dari permukaan planet. Kerak benua lebih tebal dibandingkan dengan kerak samudera, rata-rata ketebalannya 35-40 km, dan di daerah pegunungan mencapai 70-75 km. Terdiri dari tiga lapisan.

Lapisan atas tersusun dari berbagai macam sedimen, ketebalannya di beberapa cekungan, misalnya di dataran rendah Kaspia, adalah 20-22 km. Sedimen air dangkal mendominasi - batu kapur, tanah liat, pasir, garam dan gipsum. Usia batuan tersebut adalah 1,7 miliar tahun.

Lapisan kedua adalah granit - dipelajari dengan baik oleh ahli geologi, karena terdapat singkapan ke permukaan, dan upaya juga dilakukan untuk mengebornya, meskipun upaya untuk mengebor seluruh lapisan granit tidak berhasil.

Komposisi lapisan ketiga tidak begitu jelas. Diasumsikan bahwa itu harus terdiri dari batuan seperti basal. Ketebalannya 20-25 km. Permukaan Mohorovicic dapat ditelusuri di dasar lapisan ketiga.

Permukaan Moho.

Pada tahun 1909 Di Semenanjung Balkan, dekat kota Zagreb, terjadi gempa bumi kuat. Ahli geofisika Kroasia Andrija Mohorovicic, yang mempelajari seismogram yang direkam pada saat kejadian ini, memperhatikan bahwa pada kedalaman sekitar 30 km kecepatan gelombang meningkat secara signifikan. Pengamatan ini dikonfirmasi oleh ahli seismologi lainnya. Artinya ada bagian tertentu yang membatasi kerak bumi dari bawah. Untuk menunjuknya, istilah khusus diperkenalkan - permukaan Mohorovicic (atau bagian Moho).

Mantel

Di bawah kerak bumi pada kedalaman 30-50 hingga 2900 km terdapat mantel bumi. Terdiri dari apa? Terutama dari batuan yang kaya magnesium dan zat besi.

Mantel menempati hingga 82% volume planet dan terbagi menjadi atas dan bawah. Yang pertama terletak di bawah permukaan Moho hingga kedalaman 670 km. Penurunan tekanan yang cepat di bagian atas mantel dan suhu tinggi menyebabkan mencairnya substansinya.

Pada kedalaman 400 km di bawah benua dan 10-150 km di bawah lautan, mis. di mantel atas, ditemukan lapisan di mana gelombang seismik merambat relatif lambat. Lapisan ini disebut astenosfer (dari bahasa Yunani "asthenes" - lemah). Di sini proporsi lelehannya adalah 1-3%, lebih banyak plastik. Dibandingkan bagian mantel lainnya, astenosfer berfungsi sebagai “pelumas” yang melaluinya lempeng litosfer kaku bergerak.

Dibandingkan dengan batuan penyusun kerak bumi, batuan mantel dibedakan berdasarkan kepadatannya yang tinggi dan kecepatan rambat gelombang seismik di dalamnya jauh lebih tinggi.

Di bagian paling bawah mantel bawah - pada kedalaman 1000 km dan sampai ke permukaan inti - kepadatannya meningkat secara bertahap. Terdiri dari apa mantel bawah masih menjadi misteri.

Inti.

Diasumsikan permukaan inti terdiri dari zat yang mempunyai sifat cair. Batas inti terletak pada kedalaman 2900 km.

Namun wilayah bagian dalam, mulai dari kedalaman 5.100 km, berperilaku seperti benda padat. Hal ini disebabkan oleh tekanan darah yang sangat tinggi. Bahkan pada batas atas inti, tekanan yang dihitung secara teoritis adalah sekitar 1,3 juta atm. dan di bagian tengahnya mencapai 3 juta atm. Suhu di sini bisa melebihi 10.000 C setiap meter kubik. cm substansi inti bumi berbobot 12 -14 g.

Ternyata, material di inti luar bumi itu halus, hampir seperti bola meriam. Namun ternyata perbedaan “perbatasan” tersebut mencapai 260 km.

Ringkasan pelajaran “Kerang Bumi. Litosfer. kerak bumi.”

Topik pelajaran. Struktur bumi dan sifat-sifat kerak bumi.

1. Kulit terluar bumi:

Suasana - __________________________________________________

Hidrosfer -__________________________________________________

Litosfer - ________________________________________________________________

Biosfer - __________________________________________________________________

2. Litosfer -________________________________________________

Ciri khas evolusi Bumi adalah diferensiasi materi, yang ekspresinya adalah struktur cangkang planet kita. Litosfer, hidrosfer, atmosfer, biosfer membentuk cangkang utama bumi, berbeda dalam komposisi kimia, ketebalan, dan keadaan materi.

Struktur internal Bumi

Komposisi kimia bumi(Gbr. 1) mirip dengan komposisi planet kebumian lainnya, seperti Venus atau Mars.

Secara umum, unsur-unsur seperti besi, oksigen, silikon, magnesium, dan nikel mendominasi. Kandungan unsur ringannya rendah. Massa jenis rata-rata materi bumi adalah 5,5 g/cm 3 .

Hanya ada sedikit data yang dapat diandalkan mengenai struktur internal bumi. Mari kita lihat Gambar. 2. Menggambarkan struktur internal bumi. Bumi terdiri dari kerak, mantel, dan inti.

Beras. 1. Komposisi kimia bumi

Beras. 2. Struktur bagian dalam bumi

Inti

Inti(Gbr. 3) terletak di pusat bumi, radiusnya sekitar 3,5 ribu km. Suhu inti mencapai 10.000 K, yaitu lebih tinggi dari suhu lapisan terluar Matahari, dan massa jenisnya 13 g/cm 3 (bandingkan: air - 1 g/cm 3). Inti diyakini terdiri dari paduan besi dan nikel.

Inti bumi bagian luar mempunyai ketebalan yang lebih besar dibandingkan inti bumi bagian dalam (radius 2200 km) dan berada dalam keadaan cair (cair). Inti bagian dalam mengalami tekanan yang sangat besar. Zat penyusunnya berada dalam keadaan padat.

Mantel

Mantel- geosfer bumi, yang mengelilingi inti bumi dan membentuk 83% volume planet kita (lihat Gambar 3). Batas bawahnya terletak di kedalaman 2.900 km. Mantel terbagi menjadi bagian atas yang kurang padat dan plastis (800-900 km), dari mana ia terbentuk magma(diterjemahkan dari bahasa Yunani berarti "salep kental"; ini adalah zat cair di bagian dalam bumi - campuran senyawa dan unsur kimia, termasuk gas, dalam keadaan semi-cair khusus); dan bagian bawah berbentuk kristal, tebalnya sekitar 2000 km.

Beras. 3. Struktur Bumi: inti, mantel dan kerak bumi

kerak bumi

kerak bumi - kulit terluar litosfer (lihat Gambar 3). Kepadatannya kira-kira dua kali lebih kecil dari kepadatan rata-rata Bumi - 3 g/cm 3 .

Memisahkan kerak bumi dari mantel Perbatasan Mohorovicic(sering disebut batas Moho), ditandai dengan peningkatan tajam kecepatan gelombang seismik. Itu dipasang pada tahun 1909 oleh seorang ilmuwan Kroasia Andrey Mohorovicic (1857- 1936).

Karena proses yang terjadi di bagian paling atas mantel mempengaruhi pergerakan materi di kerak bumi, maka proses tersebut digabungkan dengan nama umum. litosfer(cangkang batu). Ketebalan litosfer berkisar antara 50 hingga 200 km.

Di bawah litosfer berada astenosfer- kurang keras dan kurang kental, tetapi lebih banyak cangkang plastik dengan suhu 1200 °C. Ia bisa melintasi batas Moho, menembus kerak bumi. Astenosfer adalah sumber vulkanisme. Ini berisi kantong-kantong magma cair, yang menembus kerak bumi atau mengalir ke permukaan bumi.

Komposisi dan struktur kerak bumi

Dibandingkan dengan mantel dan inti, kerak bumi merupakan lapisan yang sangat tipis, keras dan rapuh. Ini terdiri dari zat yang lebih ringan, yang saat ini mengandung sekitar 90 unsur kimia alami. Unsur-unsur ini tidak terwakili secara merata di kerak bumi. Tujuh unsur - oksigen, aluminium, besi, kalsium, natrium, kalium dan magnesium - menyumbang 98% massa kerak bumi (lihat Gambar 5).

Kombinasi aneh unsur-unsur kimia membentuk berbagai batuan dan mineral. Yang tertua berusia setidaknya 4,5 miliar tahun.

Beras. 4. Struktur kerak bumi

Beras. 5. Komposisi kerak bumi

Mineral adalah suatu benda alam yang relatif homogen dalam komposisi dan sifat-sifatnya, terbentuk baik di kedalaman maupun di permukaan litosfer. Contoh mineral adalah intan, kuarsa, gipsum, bedak, dll. (Karakteristik sifat fisik berbagai mineral dapat Anda temukan pada Lampiran 2.) Komposisi mineral bumi ditunjukkan pada Gambar. 6.

Beras. 6. Komposisi mineral umum bumi

Batuan terdiri dari mineral. Mereka dapat terdiri dari satu atau beberapa mineral.

Batuan sedimen - tanah liat, batu kapur, kapur, batu pasir, dll. - terbentuk oleh pengendapan zat di lingkungan perairan dan di darat. Mereka berbaring berlapis-lapis. Ahli geologi menyebutnya halaman sejarah Bumi, karena mereka dapat mempelajari kondisi alam yang ada di planet kita pada zaman dahulu.

Di antara batuan sedimen, organogenik dan anorganogenik (klastik dan kemogenik) dibedakan.

Organogenik Batuan terbentuk sebagai hasil penimbunan sisa-sisa hewan dan tumbuhan.

Batuan klastik terbentuk sebagai akibat pelapukan, penghancuran oleh air, es atau angin dari hasil penghancuran batuan yang telah terbentuk sebelumnya (Tabel 1).

Tabel 1. Batuan klastik tergantung besar kecilnya pecahannya

Kemogenik Batuan terbentuk sebagai hasil pengendapan zat-zat terlarut di dalamnya dari perairan laut dan danau.

Pada ketebalan kerak bumi, magma terbentuk batuan beku(Gbr. 7), misalnya granit dan basal.

Batuan sedimen dan batuan beku, ketika terbenam hingga kedalaman yang sangat dalam di bawah pengaruh tekanan dan suhu tinggi, mengalami perubahan yang signifikan, berubah menjadi batuan metamorf. Misalnya batu kapur berubah menjadi marmer, batupasir kuarsa menjadi kuarsit.

Struktur kerak bumi terbagi menjadi tiga lapisan: sedimen, granit, dan basal.

Lapisan sedimen(lihat Gambar 8) dibentuk terutama oleh batuan sedimen. Tanah liat dan serpih mendominasi di sini, dan batuan berpasir, karbonat, dan vulkanik terwakili secara luas. Pada lapisan sedimen terdapat endapan seperti itu mineral, seperti batu bara, gas, minyak. Semuanya berasal dari organik. Misalnya, batu bara merupakan produk transformasi tumbuhan pada zaman dahulu. Ketebalan lapisan sedimen sangat bervariasi - dari tidak adanya sama sekali di beberapa wilayah daratan hingga 20-25 km dalam depresi yang dalam.

Beras. 7. Klasifikasi batuan berdasarkan asalnya

Lapisan "Granit". terdiri dari batuan metamorf dan batuan beku yang sifatnya mirip dengan granit. Yang paling umum di sini adalah gneisses, granit, sekis kristal, dll. Lapisan granit tidak ditemukan di mana-mana, tetapi di benua yang terekspresikan dengan baik, ketebalan maksimumnya bisa mencapai beberapa puluh kilometer.

Lapisan "Basal". dibentuk oleh batuan yang dekat dengan basal. Ini adalah batuan beku yang bermetamorfosis, lebih padat dari batuan pada lapisan “granit”.

Ketebalan dan struktur vertikal kerak bumi berbeda-beda. Ada beberapa jenis kerak bumi (Gbr. 8). Menurut klasifikasi paling sederhana, perbedaan dibuat antara kerak samudera dan benua.

Kerak benua dan samudera memiliki ketebalan yang bervariasi. Dengan demikian, ketebalan maksimum kerak bumi diamati di bawah sistem pegunungan. Jaraknya sekitar 70 km. Di bawah dataran, ketebalan kerak bumi adalah 30-40 km, dan di bawah lautan paling tipis - hanya 5-10 km.

Beras. 8. Jenis kerak bumi: 1 - air; 2- lapisan sedimen; 3—lapisan batuan sedimen dan basal; 4 - basal dan batuan ultrabasa kristal; 5 – lapisan granit-metamorf; 6 – lapisan granulit-mafik; 7 - mantel biasa; 8 - mantel terdekompresi

Perbedaan komposisi batuan antara kerak benua dan samudera terlihat dari tidak adanya lapisan granit pada kerak samudera. Dan lapisan basal kerak samudera sangatlah unik. Dari segi komposisi batuannya berbeda dengan lapisan serupa kerak benua.

Batas antara daratan dan lautan (tanda nol) tidak mencatat peralihan kerak benua ke kerak samudera. Pergantian kerak benua menjadi kerak samudera terjadi di lautan pada kedalaman kurang lebih 2450 m.

Beras. 9. Struktur kerak benua dan samudera

Ada juga jenis kerak bumi transisi - subsamudera dan subkontinental.

Kerak subsamudera terletak di sepanjang lereng dan kaki benua, dapat ditemukan di laut marginal dan laut Mediterania. Ini mewakili kerak benua dengan ketebalan hingga 15-20 km.

Kerak anak benua terletak, misalnya, di busur pulau vulkanik.

Berdasarkan bahan terdengar seismik - kecepatan perjalanan gelombang seismik - kami memperoleh data tentang struktur dalam kerak bumi. Oleh karena itu, sumur superdeep Kola yang untuk pertama kalinya memungkinkan untuk melihat sampel batuan dari kedalaman lebih dari 12 km, membawa banyak hal yang tidak terduga. Diasumsikan bahwa pada kedalaman 7 km lapisan “basal” akan dimulai. Pada kenyataannya, itu tidak ditemukan, dan gneisses mendominasi di antara bebatuan.

Perubahan suhu kerak bumi dengan kedalaman. Lapisan permukaan kerak bumi mempunyai suhu yang ditentukan oleh panas matahari. Ini lapisan heliometri(dari bahasa Yunani helio - Matahari), mengalami fluktuasi suhu musiman. Ketebalan rata-ratanya sekitar 30 m.

Di bawahnya terdapat lapisan yang lebih tipis, ciri khasnya adalah suhu konstan yang sesuai dengan suhu rata-rata tahunan di lokasi pengamatan. Kedalaman lapisan ini meningkat pada iklim kontinental.

Bahkan lebih dalam lagi di kerak bumi terdapat lapisan panas bumi, yang suhunya ditentukan oleh panas internal bumi dan meningkat seiring dengan kedalaman.

Peningkatan suhu terjadi terutama karena peluruhan unsur radioaktif penyusun batuan, terutama radium dan uranium.

Besarnya kenaikan suhu batuan terhadap kedalaman disebut gradien panas bumi. Suhunya bervariasi dalam rentang yang cukup luas - dari 0,1 hingga 0,01 °C/m - dan bergantung pada komposisi batuan, kondisi kemunculannya, dan sejumlah faktor lainnya. Di bawah lautan, suhu meningkat lebih cepat seiring bertambahnya kedalaman dibandingkan di benua. Rata-rata, setiap kedalaman 100 m, suhu menjadi lebih hangat sebesar 3 °C.

Kebalikan dari gradien panas bumi disebut tahap panas bumi. Diukur dalam m/°C.

Panas kerak bumi merupakan sumber energi yang penting.

Bagian kerak bumi yang terbentang hingga kedalaman yang dapat diakses oleh studi geologi terbentuk perut bumi. Bagian dalam bumi memerlukan perlindungan khusus dan penggunaan yang wajar.

Suhu di dalam bumi. Penentuan suhu di cangkang bumi didasarkan pada berbagai data yang seringkali tidak langsung. Data suhu yang paling dapat diandalkan berhubungan dengan bagian paling atas kerak bumi, yang terkena tambang dan lubang bor hingga kedalaman maksimum 12 km (sumur Kola).

Kenaikan suhu dalam derajat Celcius per satuan kedalaman disebut gradien panas bumi, dan kedalaman dalam meter, di mana suhu meningkat sebesar 1 0 C - tahap panas bumi. Gradien panas bumi dan, karenanya, langkah panas bumi berubah dari satu tempat ke tempat lain tergantung pada kondisi geologi, aktivitas endogen di berbagai wilayah, serta konduktivitas termal batuan yang heterogen. Apalagi menurut B. Gutenberg, batas fluktuasinya berbeda lebih dari 25 kali lipat. Contohnya adalah dua gradien yang sangat berbeda: 1) 150 o per 1 km di Oregon (AS), 2) 6 o per 1 km tercatat di Afrika Selatan. Berdasarkan gradien panas bumi ini, langkah panas bumi juga berubah dari 6,67 m pada kasus pertama menjadi 167 m pada kasus kedua. Fluktuasi gradien yang paling umum terjadi pada kisaran 20-50 o, dan tinggi panas bumi adalah 15-45 m. Gradien panas bumi rata-rata telah lama diterima pada 30 o C per 1 km.

Menurut V.N. Zharkov, gradien panas bumi di dekat permukaan bumi diperkirakan mencapai 20 o C per 1 km. Berdasarkan kedua nilai gradien panas bumi dan keteguhannya jauh di dalam bumi, maka pada kedalaman 100 km seharusnya terdapat suhu 3000 atau 2000 o C. Namun hal tersebut bertentangan dengan data sebenarnya. Di kedalaman inilah ruang magma muncul secara berkala, dari mana lava mengalir ke permukaan, memiliki suhu maksimum 1200-1250 o. Dengan mempertimbangkan “termometer” yang aneh ini, sejumlah penulis (V.A. Lyubimov, V.A. Magnitsky) percaya bahwa pada kedalaman 100 km suhu tidak boleh melebihi 1300-1500 o C.

Pada suhu yang lebih tinggi, batuan mantel akan meleleh seluruhnya, hal ini bertentangan dengan aliran bebas gelombang seismik geser. Dengan demikian, gradien rata-rata panas bumi hanya dapat dilacak pada kedalaman tertentu yang relatif kecil dari permukaan (20-30 km), dan kemudian akan menurun. Namun meski begitu, di tempat yang sama, perubahan suhu terhadap kedalaman tidak merata. Hal ini dapat dilihat pada contoh perubahan suhu terhadap kedalaman di sepanjang sumur Kola, yang terletak di dalam pelindung kristal platform yang stabil. Saat meletakkan sumur ini, mereka memperkirakan gradien panas bumi sebesar 10 o per 1 km dan, oleh karena itu, pada kedalaman desain (15 km) mereka memperkirakan suhu sekitar 150 o C. Namun, gradien tersebut hanya sampai a kedalaman 3 km, kemudian mulai meningkat 1,5 -2,0 kali lipat. Pada kedalaman 7 km suhunya 120 o C, pada 10 km -180 o C, pada 12 km -220 o C. Diasumsikan pada kedalaman desain suhu akan mendekati 280 o C. Contoh kedua adalah data dari sumur yang terletak di wilayah Severny Kaspia, di wilayah rezim endogen yang lebih aktif. Di dalamnya pada kedalaman 500 m suhunya menjadi 42,2 o C, pada 1500 m - 69,9 o C, pada 2000 m - 80,4 o C, pada 3000 m - 108,3 o C.

Berapa suhu di zona terdalam mantel dan inti bumi? Data yang kurang lebih dapat diandalkan telah diperoleh mengenai suhu dasar lapisan B mantel atas (lihat Gambar 1.6). Menurut V.N. Zharkov, “studi terperinci tentang diagram fase Mg 2 SiO 4 - Fe 2 Si0 4 memungkinkan untuk menentukan suhu referensi pada kedalaman yang sesuai dengan zona transisi fase pertama (400 km)” (yaitu transisi dari olivin menjadi spinel). Suhu di sini, sebagai hasil penelitian ini, adalah sekitar 1600 50 o C.

Pertanyaan tentang distribusi suhu di mantel di bawah lapisan B dan inti bumi belum terpecahkan, dan oleh karena itu berbagai gagasan telah diungkapkan. Kita hanya dapat berasumsi bahwa suhu meningkat seiring dengan kedalaman dengan penurunan gradien panas bumi yang signifikan dan peningkatan langkah panas bumi. Diasumsikan suhu di inti bumi berada pada kisaran 4000-5000 o C.

Komposisi kimia rata-rata bumi. Untuk menilai komposisi kimia Bumi, digunakan data meteorit, yang kemungkinan besar merupakan sampel bahan protoplanet yang menjadi asal mula terbentuknya planet kebumian dan asteroid. Hingga saat ini, banyak meteorit yang jatuh ke Bumi pada waktu dan tempat berbeda telah dipelajari dengan baik. Berdasarkan komposisinya, ada tiga jenis meteorit: 1) besi, terutama terdiri dari besi nikel (90-91% Fe), dengan sedikit campuran fosfor dan kobalt; 2) batu besi(siderolit), terdiri dari mineral besi dan silikat; 3) batu, atau aerolit, terutama terdiri dari silikat besi-magnesia dan inklusi besi nikel.

Yang paling umum adalah meteorit batu - sekitar 92,7% dari semua temuan, batu besi 1,3% dan besi 5,6%. Meteorit batu dibagi menjadi dua kelompok: a) kondrit dengan butiran bulat kecil - kondrula (90%); b) achondrites yang tidak mengandung chondrules. Komposisi meteorit berbatu mirip dengan batuan beku ultrabasa. Menurut M. Bott, mengandung sekitar 12% fase besi-nikel.

Berdasarkan analisis komposisi berbagai meteorit, serta data eksperimen geokimia dan geofisika yang diperoleh, sejumlah peneliti memberikan perkiraan modern tentang komposisi unsur bruto bumi, yang disajikan pada Tabel. 1.3.

Seperti dapat dilihat dari data tabel, peningkatan kelimpahan berkaitan dengan empat unsur terpenting - O, Fe, Si, Mg, terhitung lebih dari 91%. Golongan unsur yang kurang umum meliputi Ni, S, Ca, A1. Unsur-unsur sisa tabel periodik Mendeleev dalam skala global dalam hal distribusi umum mempunyai kepentingan sekunder. Jika kita membandingkan data yang diberikan dengan komposisi kerak bumi, maka terlihat jelas perbedaan yang signifikan, terdiri dari penurunan tajam O, A1, Si dan peningkatan yang signifikan pada Fe, Mg serta munculnya S dan Ni dalam jumlah yang nyata. .

Bentuk bumi disebut geoid. Struktur dalam bumi dinilai dari gelombang seismik longitudinal dan transversal, yang merambat di dalam bumi, mengalami pembiasan, pemantulan dan redaman, yang menunjukkan adanya stratifikasi bumi. Ada tiga bidang utama:

kerak bumi;

mantel: atas sampai kedalaman 900 km, lebih rendah sampai kedalaman 2900 km;

inti bumi bagian luar sampai kedalaman 5.120 km, inti bumi bagian dalam sampai kedalaman 6.371 km.

Panas internal bumi dikaitkan dengan peluruhan unsur radioaktif - uranium, torium, kalium, rubidium, dll. Nilai rata-rata aliran panas adalah 1,4-1,5 µcal/cm2.s.

1. Bagaimana bentuk dan ukuran bumi?

2. Metode apa saja yang ada untuk mempelajari struktur internal bumi?

3. Bagaimana struktur bagian dalam bumi?

4. Bagian seismik orde pertama manakah yang teridentifikasi dengan jelas ketika menganalisis struktur bumi?

5. Apa batas-batas bagian Mohorovicic dan Gutenberg?

6. Berapa kepadatan rata-rata bumi dan bagaimana perubahannya pada batas mantel dan inti?

7. Bagaimana aliran panas berubah di berbagai zona? Bagaimana memahami perubahan gradien panas bumi dan tahapan panas bumi?

8. Data apa yang digunakan untuk menentukan komposisi kimia rata-rata bumi?

Literatur

• Voitkevich G.V. Dasar-dasar teori asal usul bumi. M., 1988.

• Zharkov V.N. Struktur internal Bumi dan planet-planet. M., 1978.

• Magnitsky V.A. Struktur internal dan fisika bumi. M., 1965.

• Esai planetologi komparatif. M., 1981.

• Ringwood A.E. Komposisi dan asal usul bumi. M., 1981.