25. Что такое сфероид, эллипсоид и геоид? Каковы параметры принятого в нашей стране эллипсоида? Зачем он нужен?

Земля является той ареной, на которой возникают, развиваются и погибают цивилизации, происходит становление единого современного общества. От того, насколько хорошо мы будем понимать устройство нашей планеты, во многом зависит наше будущее.

В первом приближении форма Земли определяется как шаровидная. Такое представление возникло еще в Древней Греции. И только в XVII-XVIII вв. оно стало уточняться. И. Ньютон теоретически обосновал положение, согласно которому Земля должна быть сжата в направлении оси вращения и принять форму эллипсоида, что было впоследствии подтверждено эмпирически.

Реальная поверхность Земли еще более сложна. Наиболее близок к современной фигуре Земли геоид - воображаемая уровенная поверхность, по отношению к которой вектор силы тяжести повсеместно направлен перпендикулярно. Расхождение между геоидом и эллипсоидом местами достигает ±(100-150) м, что объясняется неравномерным распределением масс разной плотности в теле Земли, влияющим на изменение силы тяжести, следовательно, и на форму геоида. В настоящее время для создания геодезической основы карт и других целей в России используется эллипсоид Красовского со следующими основными параметрами: экваториальный радиус 6378,245 км; полярный радиус 6356,863 км; полярное сжатие 1/298,25; площадь поверхности Земли около 510 млн км2, ее объем 1,083 • 1012 км3. Масса Земли составляет 5,976 • 1027 г.

26.Каково внутреннее строение Земли? На основании чего делается заключение о ее строении?

В настоящее время известно несколько моделей строения Земли. Большинство исследователей принимает модель, согласно которой выделяются три главные оболочки Земли, разделенные четко выраженными поверхностями сейсмического раздела, где скорости сейсмических волн резко изменяются:

1)земная кора - твердая верхняя оболочка Земли;

2)мантия Земли распространяется ниже земной коры до глубины 2900 км от поверхности и подразделяется на две части: верхнюю мантию - до глубины 900-1000 км и нижнюю мантию - от 900-1000 до 2900 км;

3)ядро Земли, где выделяют внешнее ядро, - до глубины около 5120 км и внутреннее ядро — ниже 5120 км. Земная кора отделяется от мантии в большинстве случаев достаточно резкой сейсмической границей.

Твердый надастеносферный слой мантии вместе с земной корой называется литосферой.

Средняя плотность Земли, по гравиметрическим данным, составляет 5,5 г/см . Плотность горных пород, слагающих земную кору, колеблется от 2,4 до 3,0 г/см . Сопоставление этих значений со средней плотностью Земли приводит к предположению, что с глубиной должно наблюдаться увеличение плотности в мантии и ядре Земли.

Земля представляет собой как бы гигантский магнит с силовым полем вокруг.

Для понимания процессов, происходящих в глубинах Земли, важным оказался вопрос теплового поля планеты. В настоящее время выделяют два источника тепла Земли - Солнце и недра Земли. Прогревание Солнцем распространяется на глубину, не превышающую 28-30 м.

Среднее для Земли значение внутреннего теплового потока - около 1,4-1,5 мккал/см2в секунду. Установлено, что тепловой поток зависит от степени подвижности коры и интенсивности эндогенных (внутренних) процессов. Источники внутренней тепловой энергии Земли еще недостаточно изучены. Но основными считаются:

1) распад радиоактивных элементов (урана, тория, калия и др.);

2) гравитационная дифференциация с перераспределением материала по плотности в мантии и ядре, сопровождающаяся выделением теплоты.

27.Каковы основные физические параметры Земли и как они изменяются с глубиной?

Средняя плотность Земли составляет 5,5 г/см . Плотность горных пород, слагающих земную кору, колеблется от 2,4 до 3,0 г/см . С глубиной наблюдается увеличение плотности в мантии и ядре Земли. При переходе от мантии к ядру происходит скачок плотности до 9,7-10,0 г/см3.

Ускорение силы тяжести изменяется от 9,82 м/с2 у поверхности до 10,37 м/с2 в основании нижней мантии (2900 км). В ядре ускорение силы тяжести быстро падает, доходя до 4,52 м/с2 (5000 км), далее (глубина 6000 км) падая до 1,26 м/с2, а в центре - до нуля.

Земля представляет собой как бы гигантский магнит с силовым полем вокруг. В современную эпоху магнитные полюса Земли расположены вблизи географических полюсов, но не совпадают с ними. Магнитное поле Земли неоднократно испытывало инверсии в ходе геологической истории: северный полюс становился южным и наоборот.

Выделяют два источника тепла Земли - Солнце и недра Земли. Внутренний тепловой поток зависит от степени подвижности коры и интенсивности эндогенных (внутренних) процессов. В пределах спокойных районов континентов его значение несколько меньше среднего. Источники внутренней тепловой энергии:

1.распад радиоактивных элементов

2.гравитационная дифференциация с перераспределением материала по плотности в мантии и ядре, сопровождающаяся выделением теплоты.

Температура в ядре составляет 4000-5000 °С.

Агрегатное состояние вещества Земли:

•Вещество литосферы находится в твердом кристаллическом состоянии

•Вещество мантии Земли находится в эффективно-твердом состоянии

•Вещество нижней мантии находится в кристаллическом состоянии

•Вещество в астеносферном слое может быть в аморфном стекловидном состоянии, а часть (менее 10%) даже в расплавленном.

•Вещество внешнего ядра находится в жидком состоянии, а внутреннее ядро — в твердом.

28. Каков химический и минералогический состав Земли? На основании чего делается заключение о химическом составе всей Земли и земной коры?

Анализ химического и минерального состава Земли имеет существенный теоретический и практический интерес: он может приоткрыть многие тайны образования и эволюции нашей планеты и дать ключ к более эффективному поиску минеральных ресурсов.

Наиболее достоверные сведения имеются о химическом составе самой верхней части земной коры материков, доступной для непосредственного наблюдения и анализа. Первые данные были опубликованы в 1889 г. американским ученым Ф. Кларком. В дальнейшем эти данные уточнялись. В составе земной коры наиболее распространены следующие восемь химических элементов, составляющих в сумме свыше 98% по весу.

В 1924 г. норвежский исследователь В.М. Гольдшмит предложил широко используемую и в настоящее время геохимическую классификацию химических элементов, разделив их на четыре группы:

◊ сидерофильная группа химических элементов включает в себя элементы семейства железа, платиновые металлы, а также молибден и рений;

◊ литофильные элементы составляют группу из 53 элементов, составляющих основную массу минералов земной коры (литосферы): кремний, титан, цирконий, фтор, хлор, алюминий, натрий, калий, магний, кальций и т.д.;

◊ халькофильная группа химических элементов представлена серой, сурьмой, висмутом, мышьяком, селеном, теллуром и рядом тяжелых цветных металлов - всего 19 элементов, склонных к образованию природных сульфидов, сульфосолей и иногда встречающихся в самородном состоянии (золото, серебро, ртуть, висмут, мышьяк и др.);

◊ к атмофильной группе причислены химические элементы (азот, водород, благородные газы), типичные для земной атмосферы, в составе которой они присутствуют в виде свободных атомов или молекул.

Минералами называют природные химические соединения или самородные химические элементы, которые возникли в результате определенных физико-химических процессов, протекающих в земной коре и на ее поверхности. Большинство минералов представляет собой кристаллические тела, и лишь немногие из них - аморфные.

В настоящее время известно более 2500 природных минералов, не считая разновидностей, но только немногие (около 50) - породообразующие - участвуют в образовании горных пород, слагающих земную кору.

Определенное сочетание минералов образует горные породы - природные агрегаты минералов более или менее постоянного минералогического и химического состава, образующие самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору. По происхождению горные породы разделяют на три группы:

1)магматические горные породы, образующиеся в результате внедрения в земную кору или извержения на поверхность магмы.;

2)осадочные горные породы, образовавшиеся при осаждении разрушенных магматических пород и некоторыми другими путями в океане, морях, озерах и реках;

3)метаморфические породы, т.е. преобразованные и из магматических, и из осадочных.

29.Какие основные типы земной коры выделяют в настоящее время?

Обычно выделяют четыре главных типа земной коры: континентальный, океанский, субконтинентальный и субокеанский.

Континентальный тип земной коры имеет различную мощность (толщину): в пределах континентальных равнин — платформ - 35-40 км, в молодых горных сооружениях - 55-70 км. В строении континентальной коры участвуют две главные части: осадочная, состоящая из осадочных горных пород; консолидированная, сложенная магматическими и метаморфическими породами, которая обычно разделяется на гранитный и базальтовый слои.

Океанский тип земной коры, характерный для ложа Мирового океана, резко отличается от континентального как по мощности, так и по составу. В нем отсутствует гранитный слой, а мощность колеблется от 5 до 12 км, в среднем составляя 6-7 км. Состоит он из трех слоев:

1) первый (верхний) слой рыхлых морских осадков имеет мощность от первых сотен метров до 1 км, реже больше;

2) второй слой имеет мощность от 1 до 1,5-3 км;

3) третий слой мощностью 3,5-5 км пока не пройден бурением.

Субокеанский тип земной коры характерен для глубоководных котловин окраинных и внутренних морей. Особенность строения этого типа земной коры — большая мощность осадочных пород (до 4—10 км, местами до 20 км). Субконтинентальный тип земной коры характерен для островных дуг (Алеутской, Курильской и др.) и окраин материков. По строению он близок к материковому типу, но имеет меньшую мощность (20—30 км). Особенностью субконтинентальной коры островных дуг является нечеткость разделения слоев консолидированной коры.