Схемы внутреннего строения земли. Изучение нового материала. Изучение недр Земли

Любой любознательный человек, решивший выяснить, что находится в центре Земли, будет расстроен. Ибо о том, что скрывает нутро нашей планеты, не ведает даже академическая наука. Версий насчет строения Земли — сколько угодно, а вот фактов, их подтверждающих, — увы, нет. Налицо разброд и шатания.

А потому некоторые ученые мужи даже склонны верить, будто наша планета внутри полая и обитаемая! Рассказать, как все обстоит на самом деле, согласился известный путешественник, геолог, руководитель экспедиции «Российский биоген» Александр Борисович ГУРВИЦ .

— Александр Борисович, так что же все-таки находится у нас под ногами?

— Парадокс, но ответить на этот вопрос не может никто из ныне живущих людей. Между тем проникнуть в истинную картину строения нашей планеты крайне важно. Ведь разгадка позволит ученым понять законы природных явлений, протекающих в глубинах Земли. А знание этих законов даст возможность заблаговременно прогнозировать природные катастрофы, потому как смерчи, землетрясения и цунами — это всего лишь эхо глубинных процессов планеты.

За последние 25 лет разгул стихии в том или ином виде затронул добрую половину жителей земного шара. Число погибших от природно-технических катастроф ежегодно увеличивается на 4,5%, пострадавших — на 8,5%, а экономических потерь — на 11%.

Сложность прогнозирования катастроф заключается в том, что все попытки проникнуть в глубь Земли не увенчались успехом: бурение прекратилось на глубине 3 км, дальнейшее продвижение стало невозможно из-за выбросов рудного газа. Метод глубокого бурения позволил проникнуть в недра Земли на 12,3 км, при том, что до предполагаемого центра оставалось еще целых 6300 км.

— А что помешало пробурить скважину до центра Земли?

— Попытки проникнуть под мантию Земли предпринимались, и не раз. Первые две сверхглубокие скважины были пробурены в штате Луизиана в Северной Америке. Прагматично опасаясь возможных нештатных ситуаций, руководители проекта оборудовали скважину обсадными трубами метрового диаметра, уходящими на глубину 1 км. А рядом с буровой возвели специальный бетонозавод, который в случае аварии подавал бы быстротвердеющий раствор в обсадную трубу.

До глубины в 9 км проходка скважины шла как обычно. Но дальше возникли проблемы: начали появляться признаки внутреннего давления, а буровой раствор «загазил» сероводородом. Бурильщики начали шутить, что они добрались до преисподней. И тут, будто в подтверждение их слов, с глубины 9,6 км из скважины повалила расплавленная сера. Проходчики начали терять сознание. К счастью, сработала автоматическая защита. Аварийные затворы закрылись. А бетонный завод обеспечил подачу спецраствора в обсадную трубу — скважину удалось закрыть.

— А наши ученые пробовали добраться до преисподней?

— Все эти эксперименты проходили в прошлом веке, и, разумеется, СССР не мог не ответить на вызов. Но и отечественных бурильщиков постигла та же печальная участь. Во время бурения скважины «Кумжа-9» на реке Печора в Архангельской области, несмотря на благоприятный прогноз геофизиков, с 7-километровой глубины из устья скважины неожиданно ударил мощный фонтан из газа, нефти и бурового раствора. Да так сильно, что бур просто влетел в зону аномально высокого пластового давления.

Трубы от буровой установки разлетелись в разные стороны. Начался пожар — вспыхнул факел высотой 150 метров. Приблизиться к скважине было невозможно. В результате факел удалось погасить лишь с помощью подземных ядерных взрывов. После тушения пожара на месте буровой появилась 76-метровая скала: это застыл и под воздействием огня превратился в керамику глинистый буровой раствор. Жаль, потом этот памятник снесли.

«Кумжа-9»

Из грифонов скважины №9 до сих пор сочатся нефтепродукты.

— Неужели никому так и не удалось проникнуть в недра Земли глубже, чем на 7-8 километров?

— Ну почему же? Самым поучительным для геологов, геофизиков и даже биологов стал пример сверхглубокой скважины на Кольском полуострове в районе поселка Никель. На так называемой СГС-3 был установлен непревзойденный до сих пор мировой рекорд бурения на глубину 12,3 км. Место для шахты выбирал специальный институт геофизики, а на самой СГС-3 в советские годы трудилось 520 человек. (Сегодня их осталось около 50.)

По предварительным данным, проходчики должны были поднимать на поверхность образцы, состоящие из базальта, и чем глубже, тем плотнее должен был быть минерал.

С учетом метеоусловий Заполярья над буровой вышкой соорудили закрытый чехол в виде колокольни высотой 102 метра. Все рабочие зоны буровой были автоматизированы и механизированы самым наилучшим образом, причем между всеми подразделениями была установлена телефонная и радиосвязь. А «колокольню» снабдили микрофонами.

До 7 км бурение шло в обычном режиме. Единственным «но» стало повышение температуры. Сюрпризы начались на глубине 7,5 км. Температура в забое, там, где бур непосредственно соприкасался с базальтом, возросла до 100 градусов, а плотность образцов, поднятых на поверхность, снизилась на 20%. Это совершенно определенно говорило о приближении к пустотам. Проанализировав образцы, геохимики обнаружили в них водород и гелий, а биологи — неизвестные бактерии. Поскольку бактерии были мертвы, их назвали аэрофобными, то есть боящимися воздуха.

Вдруг бур заклинило намертво. Тут же приступили к проходке второго ствола. И на глубине 8 км температура поднялась уже до 120 градусов. Базальт стал пористым, количество бактерий возросло и... снова авария. Но остановить бурение никто не решился, ведь речь шла о престиже государства. Вместо обычных стальных труб взялись использовать новые, изготовленные из высокопрочной стали, бур сделали из молибдена, зерна алмаза заменили на искусственный материал эльбор, который превосходил алмаз по огнеупорности, прочности и твердости.

Наконец седьмой по счету ствол скважины достиг глубины 12 240 метров.

И тут случилось необъяснимое. Ночью, когда рядом находились только дежурный инженер, механик и электрик, бур снова заклинило. Станок замолчал, и наступившую тишину нарушил странный шум из скважины. Что-то очень быстро поднималось по стволу из глубин Земли на поверхность.

Неожиданно раздался легкий хлопок, и из обсадной трубы вылетело... нечто. Каждый из трех свидетелей этого события увидел что-то свое: тень, кошку и летучую мышь. При этом непонятное существо громко ругалось матом, поднялось по спирали до верха буровой колокольни, а затем, спланировав обратно вниз, юркнуло в скважину.

— Может, людям просто что-то пригрезилось из-за переутомления?

— Все можно было бы списать на галлюцинации, если бы не микрофоны, записавшие происшествие от начала до конца. Об этом неординарном событии сообщили по радио «Маяк», а в газете «Труд» появилась небольшая заметка, описывающая инцидент. И заметьте, все это происходило в СССР в 1980-е годы! Кстати, все желающие могут прослушать эту «запись преисподней» — она выложена на специальном англоязычном сайте в Интернете.

— К сожалению... ничего. Бригада проходчиков была расформирована, а все регистрационные записи отправлены в Гохран. До 1992 года на СГС-3 еще пытались продолжать бурение, но пройти дальше отметки 12 262 м. так и не удалось.

— Но почему всех исследователей земных глубин преследуют неудачи, где кроется корень зла?

— Во всех случаях сверхглубокого бурения проходчики действовали грамотно и профессионально. Ошибка крылась в изначально спорной гипотезе об устройстве земных недр. Ведь, по сути, научно-инструментальное изучение строения Земли началось лишь в начале XX века — с развитием науки сейсмологии и с изобретением сейсмографа, фиксирующего колебания земной поверхности.

Американские ученые Г. Ф. Рид и X. Рейд поспешили применить это новое слово техники на практике. И в результате долгих наблюдений и многочисленных опытов пришли к выводу, что на поверхности Земли залегают легкие породы, а в глубине — тяжелые.

— Выглядит логично.

— Да, такая научная трактовка строения верхних слоев земного шара очень понравилась геологам, минерологам и петрографам. И тот факт, что образцы горных пород доставлялись в лаборатории Рейда из шахт глубиной всего 300 метров, никого не смутил. Глубже тогда все равно никто не заглядывал.

— Неужели все согласились с утверждением американцев и никто из ученых даже не попытался оспорить его?

— Такие ученые, разумеется, были. Один из них — всемирно известный академик Владимир Обручев. Он разработал теорию полой Земли. Но к тому моменту концепция Рейда — Рида намертво утвердилась в геологии. Так что Обручев смог рассказать о гипотезе лишь на страницах своего романа «Плутония», очень, кстати, популярного в СССР. Так вот, согласно Обручеву, Земля — это не однородное тело, а полый шар, внутри которого в невесомости плавает карлик — маленькое солнце, по плотности превосходящее базальт в сотни тысяч раз!

— Да, но из школьного курса географии мы все знаем, что ядро Земли состоит из железа и никеля, создающих вокруг планеты магнитное поле...

— Да, этому и сегодня учат в школе. Однако в вузах профессора добавляют, что в ядре происходят еще и ядерные реакции, которые по идее должны разрушать магнитное поле. Получается, Земля — остывающий и успокаивающийся шар, а периодически происходящие извержения вулканов и землетрясения — это последние конвульсии планеты.

— Значит, Обручев ошибался?

— Как раз наоборот. Он был близок к разгадке тайны ядра Земли, как никто другой! Впрочем, надо признать, что теория полой Земли не нова. В XVII веке ее уже озвучивал Эдмунд Галлей, утверждавший, что наша планета представляет собой три вложенные одна в другую сферы, которые вполне могут быть заселены. А в XVIII столетии величайший математик всех времен и народов Леонард Эйлер, решая уравнения небесной механики, вычислил, что Земля — полая.

— А какая версия кажется вам наиболее интересной?

— До получения результатов, проверенных опытным путем, говорить о чем-то определенно нельзя. Но, с другой стороны, сегодня уже ясно, что современные фундаментальные теории вызывают больше вопросов, чем ответов. И все же наиболее привлекательной выглядит теория немецкого физика и геолога Петра Поля, много лет пытавшегося создать единую теорию зарождения и развития Земли.

Его версия выглядит так. Изначально существовала некая энергоинформационная сфера. Вокруг нее сформировался каркас, на котором впоследствии произошел синтез материи, появилась магма, и планета обрела тело. Дальнейшее развитие Земли шло по принципу многослойного пирога. Сначала образуются атмосфера и земная кора, разделенные пустотой. Далее следует внутренняя мантия, за ней внешняя, потом снова земная кора, где мы с вами живем, и снова атмосфера.

Самое занимательное, что на внутренних слоях вполне могут находиться горы, реки, леса, залежи полезных ископаемых. А самих этих слоев может быть несколько. Так что легенды о гномах, ушедших под землю, вполне могут оказаться реальностью. Кстати, версия Поля очень органично вбирает в себя множество теорий строения планеты — как западных, так и отечественных. Поль даже предложил идеальные места для бурения входов во внутренние слои Земли. По его мнению, они находятся в районе Северного полюса, где слой магмы или очень мал, или отсутствует вообще.

— И все же каков на сегодня вердикт ученых: что Земля таит внутри себя?

— Не так давно — в 1990-х годах — в физике появилось новое направление — эфиродинамика, рассматривающая эфир как следующий после элементарных частиц уровень организации материи. Эфир, как известно, был «отменен» физиками-теоретиками в начале XX века — и напрасно. Потому как с точки зрения новой науки эфир — это реальный газ, который можно и нужно изучать, и многое таким образом удастся объяснить.

Согласно последним разработкам в эфиродинамике, наша планета находится в постоянном энергоинформационном обмене со Вселенной. Уже доказано, что к Земле со всех концов космоса летит свет от звезд, который преобразуется солнечными батареями в электрическую энергию. Вместе с ним к нашей планете идет поток протонов, или протонный газ, который ученые называют эфирным ветром. По разломам в земной коре, по трещинам в литосфере он проникает в чрево Земли, и она... растет!

Ее вес, по некоторым данным, увеличивается на 500 тонн каждую секунду. Разумеется, за счет этого растет и расстояние между материками. Доказано, что каждый год Америка уплывает от Европы на два сантиметра. Поэтому поклонники эфиродинамики убеждены, что Земля внутри наполнена плотным эфиром и пустотела.

А вот ближе к поверхности из плотного эфира формируется плазма — осколки атомов, образующие плазмосферу, та, в свою очередь, создает минералы, плавающие в магме или мантии. Ну а дальше — в полном соответствии со школьной программой — идут плиты литосферы, на которых мы с вами и живем.

Беседовал Дмитрий СОКОЛОВ

Человечество живет или правильнее сказать «арендует» планету. По самым последним научным данным срок «аренды» составляет около 4 миллионов лет, именно таким числом датируется самый древний артефакт, доказывающий присутствие homo sapiens. Возраст же самой планеты 4,54 миллиарда лет, что достаточно ничтожно для космического пространства. Но тем не менее, за все это время, человечеству так и не удалось детально изучить литосферу. Все современные данные в большинстве случаев базируются на домыслах и теоретических расчетах, в свою очередь основанных на изучении образцов добытых на максимальной глубине в 12 км и это при том, что радиус Земли около 6000 км.

Что же может находиться внутри планеты? Ведь мы до сих пор, например, не имеем представления, как работают вулканы, а лишь предпринимаем слабые попытки разработать пассивную защиту от их извержения.

Еще со школьного курса географии, нам рассказывают схему устройства земного шара. Самый верхний слой – земная кора, его толщина, колеблется в пределах 100 км, а под ней располагается мантия – вечно жидкий и горячий слой расплавленной лавы, той самой, что выходит на поверхность при извержениях вулканов. По утверждениям специалистов, земная кора все время находится в движении и как бы скользит по мантии, из-за чего и могут случаться разломы и выходы лавы на поверхность. В самом центре Земли находится ядро, хотя до сих пор о его наличии и строении ведутся споры, кто-то говорит, что оно твердое и состоит из чистого железа, другие же утверждают обратное.

Согласно же народным поверьям и библейским сказаниям, там внизу, находится ад, геенна огненная, чистилище – этому месту придумано множество определений. В том, что там действительно жарко не сомневаются и ученые, но также они уверены и в полном отсутствии условий для существования живых организмов. А есть ли ад на самом деле?

Как известно, Бог изгнал Сатану из небесного мира в подземное царство, где все время царит атмосфера хаоса, грешников мучают на огне и подвергают иным пыткам. Там же живут и помощники дьявола –различные потусторонние существа, имена которым находятся в каждой культуре. Известны случаи, когда шахтеры, находясь на больших глубинах, сталкивались с какими-то странными созданиями, присутствие которых неизменно сопровождалось едким запахом серы. Встретившись с человеком, эти пришельцы моментально исчезали в темноте бесчисленных подземных коридоров. Самое интересное, что в этот же момент любой источник освещения начинал резко мигать или вообще гас, а на телефонной линии наблюдались сильные помехи, хотя радиосвязь под землей не используется. Как только незваный гость исчезал, нормальная работа систем восстанавливалась.

Бытует мнение, что ад действительно существует и находится как раз под земной корой, кстати этот факт не раз описывали писатели-фантасты начала 20-го века. Есть и вполне реальный вход туда, через какую-то сеть подземных пещер. Вопрос только где?

На планете достаточно мест, где имеются целые подземные комплексы, круто уходящие вниз, куда даже самые отчаянные исследователи отказываются спускаться. Жители же, проживающие в таком районе нередко могут засвидетельствовать, что в пещерах, особенно если спуститься на значительно расстояние, можно услышать звуки отдаленно напоминающие человеческие крики.

Факт того что под земной корой действительно находится нечто, явно не сочетающееся с официальным учением о литосфере, подтверждается и аномальными явлениями в местах разломов или стыках тектонических плит. В таких зонах, постоянно наблюдается сбой в работе радиоэлектронной аппаратуры, магнитные компасы и механические часы перестают работать, кроме того, могут наблюдаться явления, противоречащие здравому смыслу и законам физики. Основным признаком разлома, является наличие низкочастотного ультразвука, который создает дискомфорт, вызывает чувство тревоги и головные боли, вплоть до галлюцинаций. Построенные в таких местах здания, остаются пустыми, так как жильцы не выдерживают таких нагрузок и стараются покинуть жилье, а сам процесс постройки, любых сооружений, очень затруднителен и сопровождается массой поломок.

Известный британский писатель Артур Конан Дойл, знаменит не только детективами, но и фантастическими рассказами. В повести «Когда земля вскрикнула», рассказывается о попытке группы ученых проникнуть сквозь толщу земной коры, путем бурения глубокого шурфа. Как известно, герои достигли своей цели и в итоге обнаружили слой абсолютно нового вещества, студенистого и пульсирующего, внутри которого хорошо просматривались элементы очень похожие на кровеносные сосуды. После попытки введения зонда в толщу этого слоя, все кто был на поверхности, услышали ужасающий крик, изданный самой планетой.

Несмотря на фантастичность данного произведения, версии о том, что планеты являются живыми организмами, также находят своих сторонников. Некоторые ученые предполагают, что на самом деле возраст вселенной, да и самой Земли намного старше, чем принято считать. А нынешняя биосфера, как и человеческая раса, далеко не первые, кто здесь проживает. Доказательством этому являются наиболее реальные и самые близкие к нам по времени атланты и динозавры. Присутствие первых, как и самой Атлантиды, подтверждается дошедшими до нас древнегреческими записями, где авторы упоминают этот материк, как реальную часть континентальной структуры тогдашнего земного шара. В существовании же динозавров вообще не приходится сомневаться, так как артефактов в музеях более чем достаточно и поиски продолжаются до сих пор.

В существовании параллельных миров уже наверно никто не сомневается, однако не следует путать это понятие с потусторонним миром. Ученые Стэндфордского университета подсчитали, что после большого взрыва, ставшего началом всего ныне существующего, количество образовавшихся вселенных достигло 10 в 1016-й степени. Совершенно необязательно вселенные могут располагаться, так как мы к этому привыкли, не исключен вариант, внутри одной вселенной может находиться другая, а внутри нашей планеты может скрываться еще одна.

В сохранившихся описаниях планеты у древних народов, встречается упоминание, что Земля полая внутри и населена жителями. В древнегреческой мифологии же упоминается подземный мир Тартар, очень подходящий по описанию на ад. Например, до сих пор можно услышать в обиходе выражение — «провалиться в тартарары». О полости земного шара выдвигались гипотезы и в более позднее время, такими видными учеными эпохи возрождения, как Франклин, Лихтенберг, и Галлей. В конце 18-го века, знаменитый исследователь Лесли, даже выдвинул предложение отправить экспедицию на поиски этого внутреннего мира, впрочем, дальше предложений дело не пошло.

В 1816 году ученым Кормульсом выдвинута версия, что образование впадин спровоцированное сдвигами земной коры, есть не что иное, как свидетельство пустот внутри планеты. По предположениям ученого Штейнгаузера, внутри находится еще одна планета, которая, как и наша вращается вокруг собственной оси, по своей орбите.

Выдвигали свои предположения относительно внутренней конструкции планеты и советские ученые, так, например, В. Обручев, занимался разработкой теории о гигантском метеорите, который столкнулся с землей и после мощнейшего удара пробил земную кору, в результате чего образовалась полость.

Мнений о том, что же на самом деле находится внутри земного шара, и какой силы механизм заставляет двигаться материки, достаточно много. Основанные лишь на догадках и народных сказаниях, либо имеющие под собой реальные научные наработки, они все пока что остаются лишь предположениями. Однозначно лишь можно сказать, что Земля требует от каждого человека бережного отношения, в противном случае человечество ждет незавидная судьба динозавров.

No related links found

Строение земного шара явилось результатом сложных процессов, протекающих как в недрах Земли, так и на ее поверхности. Земля имеет форму геоида (греч. ge - земля, eidos - вид), т. е. шара, несколько сплюснутого у полюсов. Полярный радиус Земли - 6357 км, экваториальный - 6378 км, т. е. разница составляет 21 км. Общая площадь Земли 510 млн. км2.
Земля состоит из нескольких оболочек - сфер. Атмосфера - газовая оболочка, состоящая в основном из азота, кислорода, паров воды и углекислоты. Толщина оболочки примерно 2000 км.
Гидросфера - несплошная водная оболочка Земли, представленная морями и океанами. Средняя глубина морей и океанов 3-4 км, в некоторых частях до И км. Вода на Земле образовалась в результате геологических процессов, во время формирования и последующего развития Земли.
Биосфера - область распространения жизни на Земле, охватывающая атмосферу до 5-7 км, гидросферу - практически на всю ее глубину и литосферу - до 2-3 км.
Литосфера - каменная оболочка Земли толщиной 10-70 км, покрытая сверху осадочным слоем мощностью до 8-10 км. Мощность литосферы на материках выше, чем в океанах. Верхняя часть ее гранитная, нижняя - базальтовая. В океанах гранитная оболочка отсутствует. Толщина базальтов 8-10 км. Каменная оболочка Земли называется сиалитной (по начальным буквам наиболее распространенных элементов Si, Al). Иногда ее называют сиаль. Плотность спалитной оболочки Земли колеблется в пределах 2,6-2,7 г/см3. Масса верхних слоев на глубине 20-50 км создает давление 1,3-J5 * 103 МПа, в связи с этим температура нижней части спалитной оболочки поднимается до 900° С
Ниже литосферы находится верхняя мантия, или «сима» (название по основным элементам - Si, Mg), толщина которой около 400 км. Плотность вещества в верхней части «симы» равна 3,3-3,5, а в нижней - до 4 г/см3, давление до 1,5-105 МПа, температура 1200-1300°С. Верхняя часть мантии называется астеносферой.
Под мантией расположены промежуточная мантия, имеющая толщину 110 км, и нижняя мантия мощностью 1400 км. Плотность вещества возрастает примерно до 10 г/см3 при давлении 2-2,5-10 в 5 степени МПа и температуре около 2500° С. Вещество мантии согласно последним геофизическим данным находится в твердом, аморфном состоянии.
Центр Земли составляет ядро радиусом 3-3,5 тыс. км, с давлением около 3-105 МПа, температурой 3000° С, плотностью 11-12 г/см3. При таких условиях все вещество ядра Земли находится в металлизированном состоянии, по-видимому, обусловливая появление магнитного поля. Состав ядра точно не известен. Существует представление, что оно по составу железо-никелевое, или «нифе» (Ni, Fe), и твердое. По некоторым гипотезам, ядро Земли находится в жидком состоянии.

Что значит выяснить глубинное строение Земли? Необходимо узнать характер изменения основных характеристик вещества литосферы с глубиной: изменения структуры, энергонасыщенности и химического состава. Изучать необходимо именно вещество, потому что им сложен земной шар, а не просто отвлеченные геофизические параметры в виде скоростей сейсмических волн, различий магнитных свойств, плотности. Эти данные нужны для решения разных конкретных практических задач: сейсмическом районировании и других.

До какой глубины от поверхности литосферы можно изучать глубинное строение земного шара? Хотелось бы до центра нашей планеты. Но ограничения вызваны тем, что предстоит изучать структуру, энергонасыщенность и химический состав вещества каменной оболочки. Без получения вещества для анализа определить его структуру, энергонасыщенность и химический состав невозможно.

Следовательно, познание глубинного строения Земли возможно лишь до глубин, с которых удастся получить образцы проб для анализа. Сделать это можно до глубин видимой части литосферы, или порядка 15 км. Самые глубокие скважины так и не достигли глубины 13 км. Почти до такой глубины пробурена Кольская сверхглубокая скважина. Это реалии нашего времени.

Все, что изучается глубже интервалов возможного отбора проб вещества косвенными геофизическими методами по скорости сейсмических волн, измерениям электропроводности, силы тяжести, магнитных свойств - иными словами, снимающими физические характеристики вещества, должно обязательно заверяться образцами вещества с изучаемых глубин, т. е. интерпретироваться геологически. Если провести геологическую интерпретацию результатов геофизических исследований невозможно, нет смысла проводить эти работы для выяснения глубинного строения земного шара. Можно и нужно изучать характер изменения скоростей сейсмических волн от поверхности до центра планеты, плотностных и других особенностей, но это не будет познание глубинного строения Земли по веществу. По результатам таких измерений нельзя говорить о перидотитовой мантии, базальтовом слое земной коры, как и о земной коре, мантии и ядре в их вещественном выражении.

Глубинное строение литосферы начинается ниже ее поверхности. Геологическая карта показывает геологическое строение района на дневной поверхности. Недаром на геологической карте показывается возраст горных пород (обычно коренных), выходящих на поверхность. Чтобы выяснить геологическое строение объемное или на глубину, строятся геологические разрезы.

От дневной поверхности до нижней границы наблюдаемой части литосферы строение каменной оболочки земного шара следующее.

Основные законы сложения видимой части глубинного строения литосферы сформулированы в Главе II. Основные геологические законы. Суть их в том, что структура с глубиной делается все более крупнокристаллической, энергонасыщенность уменьшается, химический состав изменяется: уменьшается содержание с глубиной оксидов алюминия, железа, магния и кальция и увеличивается кремнезема. При образовании кварцита уменьшается до нуля присутствие не только оксидов алюминия, железа, магния и кальция, но и оксидов натрия и калия.

Следствия из этих законов. Ниже гранита и кварцита не могут быть горные породы с энергонасыщенностью большей, чем у гранита и кварцита. Ниже гранита и кварцита не могут быть горные породы с содержанием оксидов железа, магния и кальция больше, чем у гранита. Ниже гранита и тем более кварцита может быть вещество из оксида кремния.

История взглядов на глубинное строение Земли

Широкое развитие в Греции известняков, обусловивших проявление карста, привело к формированию многочисленных подземных пещер. Это позволило древним грекам говорить о наличии в Земле пустот и каналов. Такие представления о строении земного шара, распространенные на всю нашу планету, просуществовали до начала XIX в., или более двух тысяч лет.

В 1522 г. по завершению Эль Кано первого кругосветного путешествия, начатого Ф. Магелланом, была доказана сферическая форма нашей планеты.

Наблюдая в 1609 г. с помощью своего второго телескопа с увеличением в 32 раза Солнце, Г. Галилей (1564-1641) увидел на нем темные пятна. Они были приняты за свидетельства охлаждения светила, хотя протуберенцы, наоборот, указывают на активность Солнца, вспышки на нем. На основе этого умозаключения, полученного не при изучении земного вещества, Р. Декарт (1596-1650) в первой половине XVII в. предложил совершенно новое объяснение глубинного строения Земли, в основе своей сохранившегося до наших дней.

Он предположил, что Земля сначала была раскаленной звездой, как и Солнце, но небольшого размера. Поэтому остывание Земли происходило более быстрыми темпами, чем Солнца. Охлаждение привело к появлению на ее поверхности темных пятен. При дальнейшем остывании и взаимодействии частиц материи образовались другие оболочки. В центре земного шара, по Р. Декарту, находится огненное ядро, сложенное солнечным материалом. Оно окружено плотной оболочкой из вещества темных солнечных пятен. За ней расположена оболочка, в которой рождаются металлы. Выше находится водная оболочка, затем подземная полость (оболочка с многочисленными пустотами), наполненная воздухом. Самая верхняя поверхностная оболочка, окруженная воздухом.

Право на гражданство в геологии и вообще в естествознании представление Р. Декарта в виде гипотез плутонизма и Канта-Лапласа получило лишь через двести лет, так как в период своего становления резко не соответствовало религиозным представлениям о создании Земли и не было принято учеными.

К концу первой четверти XIX в. в естествознании утвердилось представление о возникновении Земли из раскаленной газообразной туманности, которое в настоящее время именуется гипотезой Канта-Лапласа. Вся внутренняя часть земного шара принималась расплавленной, сверху покрытой твердой корой охлаждения - земной корой мощностью до 10 миль (16 км). Земная кора разделялась на две части, лежащих одна на другой. Нижняя ее половина произошла из застывшего расплавленного материала, сохранившегося во внутренней части планеты. Она называлась огненной корой или плутонической. Сложена она плутоническими горными породами: гранитами, сиенитами, порфирами, гнейсами, мраморами, слюдистыми сланцами и др. Разрушение ее материала на дневной поверхности и снос возникших обломков в моря привело к формированию слоев глин, песчаников и известняков, образовавших наружную водную или нептуническую кору.

Между тем, еще полвека назад нептунисты тот же наблюдаемый разрез каменной оболочки земного шара от глин и песков на поверхности до гранита на глубине объясняли по-другому, противоположно плутонистам.

Занявший в 1775 г. кафедру минералогии в Френбергской “Горной школе” в Саксонии А.Г. Вернер (1750-1817) в место геологии - науки, заключавшейся в смелых гипотезах происхождения Земли, предложил новую науку - геогнозию, главная цель которой была в познании состава, строения и расположения минеральных толщ, составляющих видимую часть каменной оболочки земного шара. Однако отойти от общепринятой последовательности мышления: сначала происхождение Земли, потом ее строение, он не смог. Это видно по порядку перечисления задач геогнозии, указанных А.Г. Вернером.

Первоначально необходимо выяснить, какое отношение имеет Земля к другим небесным телам, и чем она является во Вселенной. Такое сравнение позволит сделать заключение о том, что произошло с нашей планетой за время ее существования с выяснением причин, происходивших с ней превращений.

Выяснить влияние органических (орудных) тел на твердую часть земного шара.

Выяснить влияние атмосферных тел на твердую часть земного шара.

Рассмотреть образующие (создающие) и разрушающие силы, действующие на земной шар, т. е. воду и огонь, и результаты действий этих сил.

Исследовать важнейшие естественные перемены, происходившие в разные времена с земным шаром, особенно в хронологическом порядке, т. е. которые из них были раньше, а какие позже.

В заключение необходимо подробно рассмотреть слагающие твердую часть земного шара горные породы. Изучение их должно вестись в том порядке, в каком они “по происхождению своему следуют”, что позволит разделить их по способу образования на различные типы.

С позиции индукции задачи естественно-научного исследования должны быть перечислены наоборот: сначала изучить состав и строение вещества литосферы, затем процессы, приведшие к формированию горных пород. Разделять же горные породы по происхождению вообще нельзя, потому что они не содержат признаков происхождения. Программа изучения каменной оболочки Земли, предложенная А.Г. Вернером, выполняется по настоящее время.

Рассматривая в природе последовательность напластования горных пород, слагающих твердую часть земного шара, нептунисты главное место в ней отводили глинистому сланцу, который вниз по разрезу постепенно превращается в слюдистый сланец, состоящий из кварца и слюды. Древнейший слюдистый сланец (лежащий ниже простого сланца) содержит уже и примесь полевого шпата. Посредством ее он переходит в гнейс, а тот в гранит полнокристаллического строения. Всем этим породам приписывалось химическое происхождение путем выпадения кристаллов из воды.

Кверху глинистый сланец постепенно переходит в сланец серой ваки - аргиллит, который и есть древнейшее из известных горных пород механического осаждения продуктов разрушения химических пород. О водном происхождении песков и глин сомневаться не приходится. Это можно наблюдать непосредственно в природе.

Делался общий вывод, что все наблюдаемые горные породы имеют водное происхождение. Отсюда и гипотеза нептунизма. Достоверно установлено, что верхняя часть известных на Земле отложений: глин, песков, песчаников, известняков, возникла из воды. Эти водноосадочные породы постепенно переходят в самые древние из известных образований, с часто наблюдаемым переслаиванием филлитов со сланцами и гнейсами. Между двумя такими толщами нет никакой границы.

Известный нептунист Д. де Вуазен писал, что ему никогда не приходилось проходить более нескольких миль по обнажению гранита, чтобы не встретить то в одном, то в другом месте перехода его в гнейс или слюдистый сланец. Почти во всех горных хребтах, продолжал Д. Де Вуазен, можно видеть как этот сланец, в свою очередь, переходит в глинистый (кровельный) сланец, в котором потом встречаются пласты каменного угля с отпечатками растений. Затем глинистый сланец начинает переслаиваться со слоями пород, содержащими остатки морских организмов. Видно желание не противоречить библейским мотивам, по которым Бог растения создал в третий день, а морских животных позже, в пятый день.

Древнейшими, или первичными нептунистами принимались граниты. Шотландский естествоиспытатель Дж. Геттон (1726-1797), занимаясь изучением прекрасно обнаженных разрезов Шотландии, усомнился в осадочном (водном) происхождении гранита. Сначала у него были теоретические рассуждения. Наблюдаемое беспорядочное расположение кварца, полевого шпата и слюды, слагающих гранит, не могло иметь место, если бы эта порода сформировалась путем кристаллизации солей из морской воды, как утверждали нептунисты. Растворимость в воде главных минералов гранита различна, поэтому в природе в этом случае должны были бы наблюдаться мономинеральные слои кварца, полевого шпата и слюды. Кристаллическая структура гранита из хаотически расположенных минералов свидетельствует об их кристаллизации из расплавленного материала. Следовательно, должны быть жилы гранита в вышележащих слоях.

Чтобы проверить свои теоретические построения, Дж. Геттон отправился в Грампианские горы исследовать “линию соединения гранитов и залегающих над ними наслоенных масс”. В Глен Тильте в 1785 г. он увидел разветвляющиеся от крупного тела красного гранита жилы, проходящие через черный слюдистый сланец и известняк. Подтверждение теоретических предположений о расплавленной изначальной природе гранита возбудило в Дж. Геттоне радость до того восторженную, что бывшие при нем проводники, по свидетельству его биографа, думали, что он открыл серебряную или золотую жилу.

Представлениям нептунистов о водном происхождении гранита был нанесен непоправимый удар. Расплавленная природа гранита проложила дорогу к следующей гипотезе геологии - плутонизму. Теоретической основой ему служила гипотеза Канта-Лапласа образования Земли из раскаленного огненного шара. По мере остывания земной шар сверху покрылся твердой корой охлаждения - земной корой мощностью около 10 миль (16 км). Находящаяся ниже внутренняя часть принималась расплавленной. Таким виделось глубинное строение Земли в первой половине XIX века.

Как видно, представления нептунистов и плутонистов на глубинное строение и происхождение слагающих земной шар горных пород были противоположными. Такое построение объяснений в науке не допустимо, нарушает одну из главных черт науки - приемлемость. Еще в 1913 г. Н. Бор сформулировал принцип соответствия, согласно которому всякая более новая (общая) гипотеза должна включать в себя старую гипотезу. Старая гипотеза получается из новой при определенных значениях определяющих ее параметров, т. е. является частным случаем новой (общей) гипотезы. Если же это не соблюдено, как видно на примере отсутствия преемственности плутонических представлений от нептунических, то новая гипотеза, в нашем случае - плутонизм, не имеет права на существование. Между прочим, естественно-научная модель геологии, рассматривающая лаву водно-силикатным раствором, а перекристаллизацию - переходом веществ в раствор, достижения им насыщения, в какой-то мере имеет общее с представлениями нептунистов.

Необходимо отметить, что гипотез в естественных науках вообще быть не должно. Об этом говорил еще И. Ньютон. Разговоры о гипотезах в естествознании являются отражением математического, дедуктивного в своей основе мышления: аксиоматические построения или эмпирические знания, затем наблюдения для поисков иллюстративного материала для их подтверждения. Нужно это для выяснения происхождения изучаемого, которое воспринимается таким, каким его видит исследователь. В принципе, это религиозные устремления.

Цель естествознания противоположная: в открытии законов строения и функционирования природных явлений и объектов, выведения следствий из них. Достигается это только индуктивным мышлением: от признаков объектов и явлений к понятиям, сравнение которых и приводит к закону. Законы не имеют исключений, а потому не допускают мнений или гипотез. Познание ведется путем создания моделей реального мира, не наблюдаемого людьми непосредственно органами чувств. Реальный мир - это абсолютная истина. Модель никогда не будет полным соответствием реальных явлений или объектов природы, поэтому вопрос о происхождении их не ставится. Нельзя выяснять генезис того, что не полностью выяснил.

Поэтому нет ничего удивительного в том, что фактический (прошу запомнить, что не интерпретационный) материал таких наук как физика и сейсмология, не подтвердил геологических следствий гипотезы Канта-Лапласа, основанных на дедукции.

Прежде всего у физиков вызвала сомнение возможность образования твердой земной коры над расплавленной глубинной оболочкой. По данным С.Д. Пуассона (1781-1840), отвердевание первоначально расплавленной Земли должно было начаться с ее центра. Исходя из своих огромных размеров, Земля не могла сразу вся покрыться равномерно корой охлаждения, которая в любом случае должна была дробиться бурлящим первичным расплавом на отдельные глыбы. Появившиеся при остывании поверхности земного шара твердые глыбы, как более тяжелые, чем расплав, обязаны были опускаться вниз. На глубине они расплавлялись, понижая температуру внутренней части планеты. Постепенно последующие твердые глыбы достигали центра Земли, и оттуда процесс полного отвердевания распространялся к земной поверхности. Земная кора теоретически не могла возникнуть! Это изначально ложный, ненаучный термин, который, однако, применяется в геологии и сейчас, делая ее ненаучной. Поэтому в естественно-научной модели геологии термин “земная кора” не используется, кроме как в историческом плане.

О полностью твердом выполнении земного шара свидетельствовали данные физиков о влияние на него притяжения Луны. Выяснилось, что возникающие под воздействием Луны приливы и отливы проявляются не только в гидросфере, вызывая периодические колебания уровня моря, но и в твердой части планеты. Незначительные колебания земной поверхности от таких приливов указывали на большую упругость вещества земного шара, что было бы невозможно при жидком состоянии его недр.

Зародившаяся во второй половине XIX в. сейсмология показала, что от очагов землетрясений до глубин трех тысяч километров распространяются продольные (сжатия и растяжения) и поперечные (сдвига) волны. Поперечные деформации с нарушением сплошности среды возможны только в твердых телах. В жидкостях и газах они гасятся (с современных позиций из-за высокой энергонасыщенности газов, атомы в которых постоянно перемещаются со скоростями сотни метров в секунду, и жидкостях, в которых молекулы также не стоят на месте). Получалось, что расплавленной оболочки внутри земного шара нет, и говорить о земной коре, расплавленном ядре оснований не было. Но поступили вопреки этому.

Приняли, что Земля сначала была расплавлена, а потом остыла. Конечно, никаких оснований для такого умозаключения не было, а по современным данным (отсутствия дожизненного времени, наличия в самых древних породах возраста 4 млрд. лет остатков нитчатых водорослей, клетка от клетки, живое от живого) оно вообще ложное. Поэтому все следствия по глубинному строению нашей планеты из этого ложного представления противоречат законам физики и химии, являясь ненаучными.

Считалось, что еще на расплавленной стадии земное вещество разделилось по плотности. Вниз к центру планеты опустились тяжелые металлы, сформировав железо-никелевое ядро. Вверх, естественно, всплыли легкие элементы(кремний - силициум и алюминий - Si+Al), из которых возникла гранитная земная кора - сиаль. Промежуточное положение занимает сима (Si+Mg), представляющее собой базальтовой подкоровое вещество, из которого выплавляется базальтовая магма для извержений вулканов. Такие, используемые и сейчас термины: железо-никелевое ядро, сима и сиаль, были предложены в начале XX в. австрийским геологом Э. Зюссом (1831-1914). Им привлекались данные и по метеоритам.

Почему использовано слово “термин”, а не “понятия”? Применение понятия подразумевает наличие необходимых и достаточных признаков объектов, характеризующих свойства эти объекты. Приведите хотя бы один признак или свойство железо-никелевого ядра, симы или сиаля по их вещественному сложению. Их нет. Почему? Потому что в природе нет железо-никелевого ядра, симы и сиали. Действительно, уже при своем появлении термины “сима” и “сиаль” противоречили основам химии. Так как симу (базальт) поместили ниже сиали (гранита), то имели в виду, что магний тяжелее алюминия (кремний у них общий). Но плотность магния 1,7 г/см 3 , тогда как у алюминия она - 2,7 г/см 3 . Порядковый номер магния в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева 12, атомная масса 24,312, алюминия соответственно 13 и 26, 9815, кремния - 14 и 28,086. Самый тяжелый из них кремний. Его в граните 70%, а в нижележащем базальте всего 50%. Сплошные нелепицы.

Граниты были названы сиалью потому, что в них много алюминия, а в симе (базальте) его, стало быть, меньше. На самом деле все наоборот! В граните глинозема 14,30%, а в базальте на два с лишнем процента больше - 16, 48%.

В начале XX в. сима, помещенная под земной корой (сиалью), стала называться аморфным базальтовым слоем. Выделен он был в качестве источника энергии и вещества для вулканов. Считалось, что из базальтового слоя при понижении давления от трещины при землетрясении и возникает базальтовая магма. Однако, тогда же американский геолог Н.Л. Боуэн (1887-1956) показал, что трещина не может понизить давления вышележащих толщ, так как массу слоев не уменьшает. Расплав, оказывается, на глубине из энергонасыщенного базальтового слоя получить нельзя.

Второе возражение Н.Л. Боуэна против участия базальтового слоя в производстве основной (базальтовой) магмы было в том, что при частичном выплавлении вещества базальтового слоя химический состав полученного расплава был бы не базальтовым, а более кислым, например, андезитовым, с большим содержанием оксидов кремния и щелочных металлов и меньшим - тугоплавких оксидов магния, железа и кальция. Базальт можно было получить только мгновенным полным расплавлением базальтового слоя, что сделать невозможно. Поэтому, рассуждал Н.Л. Боуэн, коль базальтовая магма на глубине образуется, то ниже базальтового слоя должен лежать слой с большим, чем в базальте, содержанием оксидов магния, железа и кальция. Этому требованию отвечает перидотит - ультраосновная порода. Ниже базальтового слоя (непонятно для оставленного, потому что его выделили для получения базальтовой магмы, а получить ее из него нельзя), уже не нужного для получения базальтового расплава и потому включенного в состав земной коры (базальтовая магма поднимается ведь из-под коры), был выделен перидотитовый слой, слагающий верхнюю часть мантии.

Отчего же расплавлялся кристаллический перидотит? Ведь в нем потенциальной энергии меньше, чем в вышележащем аморфном базальтовом слое. Американский геолог Дж. Баррелл в 1914 г. ниже верхней мантии выделил астеносферу - зону высоконагретого полурасплавленного материала, т. е. полуготового расплава. Он и обеспечивал энергией возникающую базальтовую магму. Получалось, что перидотит как источник вещества и энергии для магмы по структуре кристаллический и в то же время полурасплавленный! Абсурд!

Выделение астеносферы свидетельствовало о возвращении к идее первичной природы расплавленного вещества в недрах земного шара, исповедовавшейся геологами в начале XIX в.

Таковым было становление общепринятого в настоящее время глубинного строения твердой части Земли из земной коры (гранитный и базальтовый слои), мантии, верхняя часть которой до астеносферы перидотитовая и ядра. Земная кора + верхняя мантия стали называться литосферой, т. е. каменной оболочкой, потому что ниже лежит пластичная астеносфера. Однако признаки литосферы не сообщались, потому что их нет, как нет земной коры и мантии в вещественном (геологическом) отношении. Если их выделяют по скорости сейсмических волн, то это в таком случае геофизические понятия. К геологии они отношения не имеют.

Земной шар в естествознании принято разделять на атмосферу - газовую оболочку, гидросферу - водную оболочку, биосферу - оболочку жизни и литосферу - каменную оболочку. Именно в таком понимании в естественно-научной модели геологии и используется понятие литосфера, как синоним каменной оболочки.

Но на этом абсурдные ситуации с общепринятым глубинным строением земного шара не закончились. В начале второй половины XX в. геологи, сравнив химические составы перидотита и базальта (что мешало это сделать раньше при предложении получения базальта из перидотита), увидели, что из перидотита получить базальт нельзя. В перидотите слишком мало алюминия, натрия, калия, бария, урана, тория и многих других химических элементов, чтобы при частичном его плавлении получилась базальтовая магма. В перидотите всего 4,72% Al 2 O 3 , 0,73% Na 2 O, 0,38% K 2 O, а в базальте их почти в четыре раза больше: 16,48%, 2,78% и 1,24%. Содержание же урана и тория в базальте на два порядка больше таковых в перидотите.

Исходя из представлений о выплавлении базальтовой магмы под корой, австралийский геолог А.Е. Рингвуд пришел к выводу, что перидотит является не источником базальтовой магмы, а служит остатком от выплавления ее из находящегося ниже слоя, имеющего примитивный первичный состав. Вещество этого гипотетического, никем не виденного слоя сложено пироксенами и оливином, и потому названо пиролитом.

Одним словом, чем глубже опустимся, тем меньше возникнет вопросов. Это не так, абсурдность все больше возрастает. Например, с выделением пиролита получилось нарушение физического закона: в гравитационном поле тяжелое вещество не может лежать выше более легкого. Разрез верхней мантии принимается следующим: перидотитовый слой и ниже его пиролитовый. Перидотит же является тяжелым остатком от пиролита, якобы покинутого более легким базальтом. В таком случае перидотит просто провалился бы в пиролит, и никакого перидотитового слоя верхней мантии не было бы.

Просвечивание земного шара сейсмическими волнами, возникающими при землетрясениях, подтвердило разделение каменной части нашей планеты на оболочки с разной скоростью прохождения сейсмических волн. Верхняя оболочка была идентифицирована земной корой, средняя - мантией. Центральную часть определили ядром.

Мощность земной коры на материках оказалась от 40 до 70 км, а в океанах всего 6-8 км. Нижней границей земной коры и верхней границей мантии принимается область скачкообразного возрастания скорости продольных сейсмических волн с 7,5 до 8,2 км/с. Эта область получила названия раздела Мохоровичича (Мохо, М), в честь югославского сейсмолога А. Мохоровичича (1857-1936), обнаружившего такое резкое увеличение скорости волн в 1909 г. (тогда Югославии еще не было). По скорости прохождения сейсмических волн земная кора разделяется на два слоя: нижний, со скоростями 7-7,5 км/с, и верхний, в котором значения скоростей в пределах 6-6,5 км/с.

Когда стали выяснять, в каких конкретно породах сейсмические волны имеют такие значения, оказалось, что в базальте скорость их 7-7,5 км/с, а в граните - 6-6,5 км/с. Получилось подтверждение ранее высказанного деления земной коры на нижний базальтовый и верхний гранитный слои (рис. 9). Скорость распространения сейсмических волн 8,2 км/с определена в перидотите.

Но базальт не может быть на глубинах 10-70 км. Он там перекристаллизуется в амфиболит, скорость сейсмических волн в котором большая, чем в базальте, а затем в гранит с меньшей скоростью. Не может под гранитом находиться и перидотит. Так что подтверждения сейсмологией (геофизикой) строения твердой части нашей планеты из земной коры с гранитным и базальтовым слоями на материках, базальтовым в океанах и перидотитовой верхней мантии кажущееся.

Рис. 9.

Рассмотрим, где по особенностям химического состава, структуры и энергонасыщенности в литосфере могут залегать тела аморфного базальта и мелкокристаллического перидотита? Для этого сначала приведем еще раз химический состав вещества слоистой оболочки, слагающего поверхность каменной оболочки, и гранита, наиболее глубинной, вместе с кварцитом, из непосредственно наблюдаемой горной породы.

Видно, что по мере погружения горных пород, сопровождающегося перекристаллизацией, химический состав их изменяется: уменьшается содержание оксидов алюминия, железа, магния и кальция, и увеличивается содержание оксидов кремния, натрия и калия.

Теперь сообщаю сведения по химическому составу базальта и перидотита.

Базальт с аморфной структурой и высокой энергонасыщенностью может находиться там, где в литосфере распространены аморфные горные породы, т.е. на ее поверхности. Действительно, базальт возникает и существует только на поверхности каменной оболочки. И по особенностям химического состава базальт должен залегать выше гранита и слоистой оболочки, потому что в нем больше, чем у них, содержание оксидов алюминия, железа, магния и кальция и меньше оксидов кремния и калия.

Тела перидотита как мелкокристаллической горной породы могут в литосфере находиться лишь среди тел мелкокристаллических пород, наиболее распространенные из которых кристаллические сланцы. Так оно и есть на самом деле, и нигде в мире не встречены тела перидотитов в гранитах. Химический состав перидотита специфичен из-за очень большого содержания оксидов магния и кальция, свидетельствующих, что образуется эта порода при освобождении поднимающегося базальтового раствора от излишков оксидов этих металлов.

Первая же проверка общепринятого глубинного строения литосферы на материках бурением Кольской сверхглубокой скважины не подтвердила его. Заложена скважина была в научных целях для вскрытия на глубине 7 км базальтового слоя, который, но геофизическим данным, в этом районе ближе всего находится от дневной поверхности. Скорость сейсмических волн там в горных породах определялась 7-7,5 км/с. В вышележащих породах она составляла 6-6,5 км/с - гранитный слой.

На самом деле вскрытый скважиной разрез оказался противоположным проектному: до глубины 6842 м распространены песчаники и туфы с телами долеритов (скрытокристаллических базальтов), а ниже - гнейсы, гранито-гнейсы и реже - амфиболиты.

Самое главное в результатах бурения Кольской сверхглубокой скважины то, что они не просто опровергают общепринятое мнение о строении верхней части литосферы, а то, что до их получения нельзя вообще было говорить о вещественном строении этих глубин земного шара. В то же время результаты бурения Кольской сверхглубокой скважины полностью подтвердили разрез видимой части литосферы из рыхлых и сцементированных обломочных и глинистых, а затем кристаллических пород, известный людям с середины XVIII в. (И. Леман, Дж. Ардуино, А.Г. Вернер и др.) и игнорируемый современной геологией. Именно такой разрез литосферы лежит в основе построения естественно-научной модели геологии.

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цель урока. Закрепить знания учащихся о формах и размерах Земли, ее внутреннем строении, методах ее изучения, дать элементарные представления о земной коре.

Ведущие понятия: сейсмограф, земная кора, мантия, ядро, осадочные, метаморфические и магматические породы, полезные ископаемые, оболочки земли, атмосфера, литосфера, гидросфера, биосфера, геосфера.

Основные положения. Как изучают земные глубины. Из каких пород состоит земная кора, как они залегают, чем отличается строение земной коры под материками и океанами. Увеличение температуры земных недр с глубиной. Мантия и ядро.

Оборудование. Глобус, таблица "Внутреннее строение Земли", коллекция горных пород, презентация "Что у Земли внутри".

Методы и приемы.

Фронтальная беседа о форме и размерах Земли, о методах ее изучения.
Практическое занятие с коллекцией горных пород.
Воображаемое путешествие к центру Земли; составление графического конспекта, презентация, мультимедийное приложение к учебнику.

Межпредметные связи. Форма и размеры Земли. Строение Земли. Горные породы.

Этапы урока

Организационный.

Объяснение учителя, сопровождающееся просмотром презентации.

Основные понятия учащиеся записывают в тетрадь при помощи учебника.

Строение Земли. Земные оболочки

Вам уже известно, что наша Земля - это планета, маленькая частичка в огромной вселенной. Возраст Земли (по данным радиометрических определений горных пород) - около 4,5 млрд лет.

Диаметр планеты Земля: экваториальный - 12755 км, полярный - 12714 км.

Изучая нашу планету в целом, ученые давно выделили ряд присущих ей оболочек, или сфер (греч. "сфера" - шар). Геосферы Земли - концентрические, сплошные или прерывистые оболочки Земли, различающиеся по химическому составу, агрегатному состоянию и физическим свойствам.

Выделяют следующие геосферы:

Воздушная оболочка, или атмосфера (греч. "атмос" - пар), связанная с ней силой тяжести и принимающая участие в ее суточном и годовом вращении; водная оболочка, или гидросфера (греч. "гидор" - вода), включающая всю химически не связанную воду, независимо от ее состояния (жидкого, твердого или газообразного), и литосфера (греч. "литос" - камень) - каменную оболочку Земли мощностью 50 - 200 км, включающая земную кору и верхнюю часть верхней мантии. Кроме этих оболочек выделяют еще и биосферу - область Земли, в которой развивается жизнь.

Вы знаете, что наука география - это наука о Земле. Понятно, что невозможно понять Землю, не изучив ее оболочки. Но география изучает не только оболочки Земли, но и их взаимодействие друг с другом.

Что находится внутри Земли?

1. Внутреннее строение Земли. Человечеству давно хотелось узнать, что находится в глубине Земли. Но выяснить это не так-то легко. Пока что людям удалось пробурить скважину глубиной всего 15 км. Поэтому ученым приходится исследовать глубины Земли с помощью различных приборов.

Как изучают земную кору. С давних пор геологи изучают обнаженные горные породы, то есть места, где видны коренные горные породы (обрывы, склоны гор, крутые берега). В некоторых местах бурят скважины. Самая глубокая скважина (15 км) пробурена на Кольском полуострове. Изучить строение земной коры помогают шахты, которые роют для добычи полезных ископаемых. Из скважин и шахт извлекают образцы горных пород. По этим образцам узнают о происхождении горных пород, их изменении, а также об их составе и строении. Но эти методы позволяют исследовать только верхнюю часть земной коры и лишь на суше.

Проникнуть гораздо глубже помогает наука геофизика, а познать глубокие недра в наше время позволяет сейсмология - наука о землетрясениях. Внутреннее строение земли изучается геофизическими методами по распространению сейсмических волн. Состав пород мантии и ядра определяется по аналогии с составом метеоритов.

Все знания о внутреннем строении земли базируются на изучении косвенных данных о физических свойствах вещества.

В последнее время для изучения земной коры стало возможным использовать информацию, которая поступает со спутников из космоса. С их помощью можно даже получить фотографии для Мирового океана до глубины 600 - 700 м.

Внутреннее строение Земли сложное. На сегодняшний день удалось установить, что земной шар состоит из 3 частей: ядра в середине, огромной мантии, занимающей 5/6 всего объема Земли, и тонкой наружной земной коры.

Ядро - центральная часть Земли делится на 2 слоя: внутреннее ядро и внешнее. Внутреннее ядро твердое, внешнее - жидкое, оно находится в расплавленном состоянии. Составляет 16% объема Земли и 34% ее массы. Температура ядра достигает 6000 градусов Цельсия (от 2000 до 5000). Ученые предполагают, что оно состоит в основном из железа и никеля. Радиус ядра около 3470 км. Ядро покрыто мантией. С процессами в жидком ядре, вероятно, связано происхождение постоянной составляющей магнитного поля Земли. Площадь поверхности ядра Земли составляет 148,7 млн км кв., что соответствует площади всех материков Земли. Таким образом, Земля как бы уравновешивает свои внутренние и внешние силы. Объяснить это явление пока трудно, однако это явление кажется неслучайным.

Мантия (в переводе с латинского языка означает "покрывало") - оболочка "твердой" Земли между земной корой и ядром, составляет 83% от объема Земли. Несмотря на высокую температуру (до 2000 градусов Цельсия), вещество мантии из-за большого давления находится в твердом пластичном состоянии, за исключение зоны астеносферы. Мантия состоит из верхнего и нижнего слоя. Правда, в верхней части мантии имеется слой, который частично размягчен и пластичен. Но над ним мантия снова становится твердой. Условия существования вещества внутри земного шара сильно отличаются от условий на земной поверхности, поэтому вещество там имеет особое состояние и может премещаться, но очень медленно. Внутреннее тепло земли передается и земной коре. Иногда вещество мантии изливается на Земную поверхность в виде магмы (в переводе с греческого "густая мазь").

Астеносфера - слой пониженной вязкости в верхней мантии. Основной источник магмы. Под континентами находится на глубине около 100 км. Под океанами - 250 - 300 км.

2. Земная кора. Верхняя твердая оболочка Земли называется литосферой, а самая верхняя часть литосферы это земная кора. Ее строение и толщина на разных участках отличаются.

Земная кора составляет не более 1,2% объема Земли и 0,7% ее массы. Отделяется от мантии поверхностью Мохоровичича, которая определяется по резкому изменению скорости сейсмических волн.

Если взглянуть на глобус, то бросается в глаза, что суша и вода собраны в обширные пространства: суша - в материки, вода - в океаны. Разделение земной поверхности на материки и океаны не случайно, она зависит от строения земной коры.

Материковая кора устроена иначе и отличается по толщине от океанической. Ее толщина от 5 до 75 км, причем по материками она значительно толще, чем под океаном (3 - 7 км). В материковой коре выделяются 3 слоя: верхний - осадочный; средний - "гранитный" (близкий по своим свойствам к граниту) и нижний - "базальтовый" (состоит главным образом из базальта). Океаническая кора имеет только 2 слоя: осадочный и "базальтовый". Поверхность земной коры неровная: мы видим на ней горы, равнины, холмы, овраги. Все неровности земной поверхности называют рельефом (от латинского "релево" - поднимаю).

Земная кора состоит из горных пород. Гранит, известняк, каменный уголь, глина, песок - все это горные породы. Они очень разнообразны по своему цвету, блеску, температуре плавления и многим другим свойствам. Хотя за ними закрепилось название "горные", они находятся и на равнинах под слоем почвы. Горные породы бывают плотными и рыхлыми. Плотные - достаточно прочные камни, например гранит, известняк. Рыхлые - породы, которые рассыпаются или легко разламываются руками. Это глина, песок, торф.

Горные породы состоят из минералов. Например, гранит состоит из 3 минералов - кварца, слюды и полевого шпата. Это хорошо заметно, если рассмотреть образец гранита под лупой. Встречаются в природе горные породы, состоящие из одного минерала. Так, известняк состоит из минерала кальцита.

Маленькая экскурсия в мир камней

Магматические горные породы - гранит, базальт и другие- составляют до 60% объема земной коры. Они образовались из магмы в результате ее остывания. Осадочные горные породы формируются при накоплении обломков других горных пород или остатков организмов на поверхности суши или на дне океана. К ним относятся песок, глина, мел, известняк.

Метаморфические горные породы образуются из магматических и осадочных горных пород, подвергшихся воздействию высокой температуры и давления (мрамор, кварцит, гнейс и др.).

Горные породы и минералы, которые используются человеком, называют полезными ископаемыми. Земная кора - источник самых разнообразных полезных ископаемых, которые интенсивно используются человеком, со многими из которых вы уже познакомились в младших классах. Однако существует еще много вопросов, связанных с использованием богатств земных недр, которые требуют серьезного изучения Земли. Сравнительно недавно было установлено, что земная кора и расположенный под ней самый верхний твердый слой мантии - не сплошные, а как бы составлены из отдельных частей - плит. Плиты очень медленно (со скоростью несколько см в год) движутся - скользят по размягченному, пластичному слою мантии. В результате материки перемещаются по поверхности Земли. Конечно, мы этого не замечаем, но на протяжении многих миллионов лет расположение материков значительно изменилось. В тех местах, где плиты смыкаются, часто возникают землетрясения и извержения вулканов.

3) Проверь свои знания

1. Каково внутреннее строение Земли?

2. Что представляет собой земное ядро?

3. Какими свойствами обладает вещество мантии?

4. Как называются неровности земной поверхности?

5. Что такое горные породы и минералы?

6. Что называется полезными ископаемыми?

7. Почему движутся материки?

8.Везде ли земная кора имеет одинаковую толщину?

9. Зачем нужно изучать строение Земли? Какими способами это можно делать?

10. Дополните фразы. Температура вещества в ядре достигает: Температура вещества мантии - до: Земная кора имеет толщину:

11. Дополните схему Горные породы бывают плотные (_______, ________) и рыхлые (___________, __________)

12. Покажите с помощью этой схемы состав гранита

_______________
_______________ _______________
_______________

13. Дайте определения

Рельеф -
Полезные ископаемые -

14. Приведите примеры горных пород и минералов, которые встречаются в вашей местности.

15. Какие утверждения верны?

Мантия - это верхняя оболочка Земли.
Ядро состоит в основном из железа и никеля.
Земная кора находится в центре нашей планеты.
Слово "рельеф" в переводе с греческого означает "покрывало".
Земная кора состоит из горных пород.
Горные породы состоят из минералов.
Горные породы всегда образованы множеством минералов.
Гранит - это минерал.
Земная кора вместе с верхним слоем мантии сложена из подвижных плит.
Материки совершенно неподвижны.

16. Выберите правильный ответ

16.1 Землю составляют

а) ядро и земная кора

б) ядро, мантия и земная кора

в) мантия и земная кора

16.2. Ядро земли состоит из

а) одного слоя

б) двух слоев

в) трех слоев.

17. Зачем изучают строение Земли?

18. Как изучают строение Земли?

19. Что находится в центре Земли?

20. Чем отличается Земная кора материков от океанов?

21. Почему температура горных пород увеличивается с глубиной?

22. Почему при заполнении трещин в земной коре мантия переходит в жидкое состояние?

Подумайте!

Почему одни участки суши медленно поднимаются, а другие - опускаются?
Как ученые изучают состав земной коры?

4) Обратитесь к диску

Изучите материал урока и выполните предложенные задания

5) Практическая работа. Домашнее задание.

Составление схемы и описания внутреннего строения Земли. Изучение коллекции горных пород.

Для определения характера залегания горных пород можно использовать не только естественные, но и искусственно подготовленные обнажения. Можно предложить учащимся зарисовать окружающие их формы рельефа, обнажения, показав с помощью окраски различия в составе горных пород.

Выполнение работы можно начать с характеристики и описания основных форм рельефа. Для этого учитель заранее определяет место экскурсии - холмистая поверхность, овраги, искусственные углубления. В процессе выполнения отрабатываются приемы измерения высоты холма или глубины котловины. Отметки высот и глубин учащиеся заносят в заранее подготовленную таблицу. На основе полученных данных они могут построить схему изображения холма или впадины с помощью горизонталей.

Характеризуя окружающую поверхность, учащиеся описывают основные формы рельефа, перечисляют географические объекты, находящиеся в пределах непосредственного наблюдения. Для работы по описанию характера залегания пород на естественном или искусственном обнажении учащимся предлагается план:

Описание обнажения

1. Вертикальный размер обнажения.

2. Толщина и состав каждого слоя горных пород.

3. Цвет и структура каждого слоя горных пород.

4. Основные различия верхнего и нижнего слоев обнажения (по толщине, составу, цвету).

6). Итоговая проверка знаний. Тест

Вариант 1.

1. Внутреннее строение Земли характеризуется следующей сменой ее частей:

а) земная кора, ядро, мантия;

б) ядро, мантия, земная кора;

в) мантия, земная кора, ядро;

г) ядро, земная кора, мантия.

2. Горные породы, преобразованные в недрах земли в результате опускания участков земной коры, называются:

а) магматическими;

б) осадочными;

в) метаморфическими.

3. К магматическим горным породам относятся

а) кварцит;

в) известняк;

г) гранит.

4. В результате горизонтальных движений в земной коре образуются

а) горсты;

б) грабены;

в) разломы;

г) складки

5. Возвышение, образованное продуктами извержения вещества мантии на земную поверхность, называется

а) вулканом;

б) гейзером;

в) кратером;

г) жерлом.

а) Восточно-Европейская равнина;

б) Аравийское плоскогорье;

в) горы Анды;

г) Скандинавские горы;

д) вулкан Визувий;

е) гора Джомолунгма?

Вариант 2.

1. Толщина и температура мантии Земли составляет

а) 5 - 80 км, 4000 - 5000 градусов

б) 3470 км, около 2000 градусов

в) 2900 км, 4000 - 5000 градусов

г) 2900 км, около 2000 градусов

2. Горные породы, состоящие из пород и минералов, которые разрушались под действием ветра, воды, ледников, называются:

а) магматические;

б) обломочные;

в) метаморфические.

3. К метаморфическим горным породам относятся:

а) мрамор,

б) песчаник;

в) калийная соль;

в) базальт.

4. При вертикальном движении участков земной коры по разломам образуются

а) горсты;

б) грабены;

в) поднятия;

г) прогибы.

5. На полуострове Камчатка расположен самый высокий из действующих вулканов России -

а) Ключевская Сопка;

б) Кроноцкая Сопка;

в) Шивелуч;

г) Корякская сопка.

6. Какими числами на контурной карте "Литосфера" обозначены:

а) Западно-Сибирская равнина;

б) плоскогорье Декан;

в) горы Кордильеры;

г) Уральские горы;

д) вулкан Гекла;

е) вулкан Килиманджаро?

Вывод. Земля состоит из ядра, мантии и земной коры. Земная кора образована горными породами. Горные породы состоят из минералов.

Список литературы.

Природоведение. 5 класс: учеб. для общеобразовательных учреждений/ А. А. Плешаков, Н. И. Сонин. - 3-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2008. - 174, (2) с.: ил.
Герасимова Т. П. Начальный курс географии: Учеб. для 6 кл. общеобразоват. учреждений / Т. П. Герасимова, Н. П. Неклюкова. - М.: Дрофа, 2002. - 176 с.: ил., карт.
Природоведение: Рабочая тетрадь к учебнику 5 класса / А. А. Плешаков, Н. И. Сонин. - 5-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2002. - 64 с.: ил.
Природоведение. 5 класс: учеб. для общеобразовательных учреждений/ А. А. Плешаков, Н. И. Сонин. - 3-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 1997. - 174, (2) с.: ил.
Большой справочник по географии. - М.: "Олимп", "Издательство Астрель", "Фирма "Издательство АСТ", 2000. - 368 с.: ил.
Петров Н. Н. Начальный курс географии. 6 кл. - М.: Дрофа, 2001. - 136 с. - (Рабочая тетрадь для учителя)
Сиротин В. И. Практические работы по географии и методика их выполнения (6 - 10 классы): Пособие для учителя. - 4-е изд., испр. и доп. - М.: АРКТИ, 2003. - 136 с.: ил. (Метод. биб-ка)
Сиротин В. И. Сборник заданий и упражнений по географии. 6 - 10 ка. - 2-е изд., стереотип. - М.:Дрофа, 2004. - 256 с.: ил. - (Библиотека учителя).