Лекции.ИНФО


P- и S-волны в мантии и ядре



Когда происходит землетрясение, сейсмографы вблизи эпицентра записывают S- и P-волны. Но на больших расстояниях обнаружить высокие частоты первой S-волны невозможно. Поскольку поперечные волны не могут проходить через жидкости, на основании выдвинуто предположение, что Земля имеет жидкое внешнее ядро..

 

11. Плотностные свойства Земли:

Плотностные свойства горных пород проявляются в результате действия гравитационного поля Земли. К ним относят удельный и объемный вес пород, их удельную массу и плотность (объемную массу).

Плотностные свойства горных пород проявляются в результате действия гравитационного поля Земли. Их подразделяют на две группы: гравитационные и структурные. Первые характеризуются плотностью, вторые, кроме того, - общей и открытой пористостью. Плотностные показатели горных пород широко используют при решении различных горнотехнических задач. Они входят в качестве основных параметров в формулы для расчета устойчивости обнажений в толще пород, их учитывают при изучении данных геофизических методов разведки, используют как исходные при выборе эффективных способов обогащения полезных ископаемых. Широко применяются плотностные показатели при определении основных параметров буровзрывных работ.

12. Гравитационные свойства Земли:

Гравитация-(притяжение, всемирное тяготение) универсальное фундаментальное воздействие между всеми материальными телами. Гравитация является самым слабым из четырех типов фундаментальных взаимодействий. Гравитационное поле земли зависит от притяжения луны, солнца и др. небесных тел. Например за счет гравитационного воздействия Луны и собственного вращения Земли ее водная оболочка принимает форму эллипсоида с образованием приливов и отливов. Наличие гравитационных частот Земли само по себе еще ничего не означает, но совпадение этих частот с внешними воздействиями астрономического характера способно привести к сложению амплитуд колебаний в определенных точках Земли и вызвать катаклизмы: землетрясения, цунами, извержение вулканов. Гравитационные волны способны существенно влиять на геофизическое состояние Земли и соответственно на судьбу самого человечества.

 

13. Магнитные свойства Земли:

Земля обладает магнитными свойствами. Представим что сквозь ее ядро проходит гигантский намагниченный стержень. Концы этого магнита называются магнитными полюсами. Действие магнитного поля Земли можно видеть на примере компаса. Cтрелка компаса также намагничена, поэтому на нее действует магнитное поле, так что она всегда направлена на северный магнитный полюс Земли.

Вокруг земного шара имеется магнитное поле. По предположениям ученых оно связано с плотным богатым железом ядром Земли. Он выполняет функцию естественного магнита. Являясь большим магнитом, Земля имеет ось и два полюса. Магнитное поле Земли не является постоянным и подвержено периодическим изменениям. Изменения могут быть суточные, годовыми и вековыми. Причины их кроются в строении земной коры и в воздействии со стороны Солнца. Установлено что некоторые магнитные изменения или бури сопровождаются землетрясениями и извержениями вулканов.

Установлено, что положение магнитных полюсов со временем меняется. Магнитная ось наклонена по отношению к географической на 11°. Магнитная ось проходит на расстоянии 1200 км от центра Земли. В настоящее время ученые научились определять положение магнитных полюсов Земли в разные периоды ее геологического развития путем изучения древней намагниченности горных пород. Возникла новая наука — палеомагнитология. Явления остаточной намагниченности горных пород, возникшие в разные геологические периоды, свидетельствуют о значительном перемещении полюсов. Магнитное поле простирается до высоты 90 тыс. км. Выше этой зоны оно теряет способность притягивать заряженные частицы. Считают, что здесь проходит граница газовой оболочки Земли. Всю область, где проявляются магнитные свойства земного шара, принято называть магнитосферой.

14. Электрические свойства Земли:

Земля имеет постоянный огромный отрицательный заряд. Этот заряд создает в Земной атмосфере электрическое поле с напряженностью над поверхностью Земли до 130 В/м и расчётным потенциалом между бесконечно удаленной точки космоса и Земной поверхностью 800 миллионов вольт. Электрическое поле создает в атмосфере электрический ток плотность которого зависит от состояния погоды, времени года, географической широты и характера рельефа местности. Особо следует отметить, что в гидросфере также идет ток, плотность которого, как минимум, на два порядка больше атмосферного. И если природу атмосферного тока объясняют множество теорий, то о природе гидросферного тока неизвестно ни одной теорий. Направление тока из космоса в Землю, и нет на Земной поверхность точки, где электрический ток шел бы в обратном направлении, замыкая электрические потоки в электрическую цепь. Нет также и генератора обеспечивающего непрерывность электрического тока в электрической цепи. По законам физики замкнутая цепь и генератор – обязательные элементы для существования электрического тока. Анализ этого необъяснимого (с точки зрения современной науки) факта дал автору доводы предложить, что Земля является однополярным источником электрической энергии колоссальной мощности, и предложить практическое использование экологически чистого источника электрической энергии.

 

15. Радиоактивность Земли:

Радиоактивность — это самопроизвольный распад неустойчивых изотопов (U238, U235, Th232, К40), широко рассеянных в веществе Земли. При радиоактивном распаде выделяется тепловая энергия. Так, один грамм урана-238 выделяет в год 0,71 калории тепла, один грамм урана-235 выделяет в год 4,3 калории. Следовательно, если в каком-то веществе присутствуют радиоактивные элементы, происходит выделение тепла, повышающее температуру данного вещества или тела. Таким телом и является наша Земля как в целом, так и в отдельных своих частях. Наиболее радиоактивна алюмосиликатная кора Земли, в значительно меньшей степени радиоактивна мантия. В современную эпоху радиоактивность выступает как мощный энергетический фактор, способный повышать температуру глубоких недр Земли.

Однако в прошлом радиоактивность Земли была более высокой, чем сейчас. 4,5 миллиарда лет назад урана-238 на Земле было в два раза больше, чем сейчас, и он соответственно выделял энергии в два раза больше. Уран-235 в то далекое время выделял тепла в сто раз больше, а калий-40 — в двенадцать раз. Из этих данных следует, что в прошлом радиоактивность была более мощным источником внутреннего нагрева Земли, чем в современную эпоху. Радиоактивность молодой Земли могла быть связана еще и с присутствием относительно недолговечных радиоактивных изотопов с периодом полураспада от десятков до сотен миллионов лет. К изотопам этого типа относятся трансурановые изотопы плутония (Рu244) и кюрия (Cm247), следы распада которых найдены в древних метеоритах. Дополнительно радиогенный нагрев молодых планет и Земли мог определяться распадом быстро вымирающих радиоактивных изотопов Be10 и А126.

Изучение эволюции изотопного состава свинца из разных природных объектов позволило произвести расчет возраста Земли, который оказался близким к 4,55 миллиарда лет.

 

16. Температура Земли:

На основании того, что из вулканов извергается расплавленная лава, сложилось представление, что недра Земли раскалены. По результатам температурных измерений в шахтах и нефтяных скважинах установлено, что с глубиной температура земной коры непрерывно повышается. Если бы такая тенденция сохранялась вплоть до ядра Земли, то его температура составила бы ок. 2925° С, т.е. значительно превышала бы точки плавления обычно встречающихся на земной поверхности пород. Однако на основании данных о распространении сейсмических волн считается, что бóльшая часть недр Земли находится в твердом состоянии.

Температура поверхностного слоя Земли меняется по сезонам в зависимости от годового баланса тепловой энергии, поступающей от Солнца. На некоторой глубине (различной в разных районах) не сказывается влияние солнечного тепла. Это пояс постоянной температуры, где круглосуточно сохраняется одна и та же температура. В высоких широтах слой находится на глубине 20—30 м, в средних широтах — 15—20 м и в тропическом поясе — 5—10 м. От поверхности Земли к центру, температура постепенно повышается: в среднем на каждые 33 м на 1 °С. Это так называемая геотермическая ступень. Величина геотермической ступени в разных местах и на разных глубинах неодинакова и колеблется от 5 до 150 м. В вулканических районах с глубиной температура повышается очень быстро.

Прирост температуры на каждые 100 м углубления от зоны постоянной температуры называется геотермическим градиентом. Он также в разных местах и на разных глубинах имеет неодинаковую величину. С глубиной в среднем на каждые 100 м температура увеличивается на 3 °С.

Различия в величине геотермической ступени и геотермического градиента обусловлены разной радиоактивностью и теплопроводностью горных пород, различными условиями залегания горных пород (температура выше в слоях, собранных в складки недавно), гидрохимическими процессами (в зависимости от того, какие реакции преобладают: с выделением тепла или с поглощением), температурой подземных вод, циркулирующих в толще пород.

Температура в толще Земли с глубиной повышается по-разному на суше и под океаном. В скважине на глубине 5860 м была зафиксирована максимальная из измеренных температур (274 °С). Температура на границе земной коры и мантии 1200—1500 °С. На границе с ядром мантия раскалена до 2000 — 3000 °С, в ядре Земли температура около 4000 °С и в центре Земли —6000 °С. Интересно отметить, что поверхностная температура Солнца такая же, 6000 °С. Увеличение температуры с глубиной имеет большое практическое значение. С ним приходится считаться при бурении сверхглубоких скважин, заложении глубоких шахт, проходке тоннелей И т. д.

Естествен вопрос: откуда взялось внутреннее тепло Земли? Термический баланс Земли слагается из энергии, полученной в результате гравитационной энергии, дифференциации вещества по плотности, радиоактивного распада, химических реакций и фаговых переходов, векового замедления вращения Земли, тектониеской активности. Давление с глубиной также повышается. Давление на границе земной коры и мантии 13 000 атм, на границе мантии и ядра — 1 400 000 атм, в центре Земли — 3 500 000 атм. В центре Земли давление в 4 000 000 раз больше, чем на ее поверхности.

17. Время в геологии. Геохронологическая и стратиграфическая шкалы:

В геологии существует понятии геологического времени или геохронологии, которое охватывает всю историю Земли, от момента зарождения до наших дней. Результатов работы многих поколений геологов стала стратиграфическая шкала — геологическое летоисчисление, фиксирующее относительную хронологическую последовательность формирования горных пород, слагающих литосферу Земли. Поскольку до сих пор нет единой международной стратиграфической шкалы, мы ограничимся одним из ее вариантов. Геологи уже давно классифицируют понятие геохронологии, выделяя в ней такие временные градации или геохронологические единицы как эон, эра, эпоха иногда период, отдел, время и хрон. Породы, представляющие интервал геологического времени, называются хроностратиграфическими единицами. Каждый геохронологический термин имеет хроностратиграфический эквивалент. Например, горная порода, образованная во время зона, является представителем эонатема, а во время эры — эратема. Хроностратиграфическими эквивалентами периода, эпохи, времени и хрона являются система, серия, фаза и хронозон соответственно.

Самое крупное подразделение геохронологической (и, соответственно, стратиграфической) шкалы, отвечающее длительному этапу развития Земли — эон (объединяющий несколько меньших по временным масштабам эр), в течение которого формируется эонотема. Древнейший эон (эонотема) — криптозой, этап скрытой жизни, он же докембрий, начало которого относят на 4 млрд лет назад, имеет общую продолжительность около 3,5 млрд лет. До криптозоя выделяют эон галес и его эру — катархей, начавшиеся с момента образования Земли, продолжительностью в 600 млн лет. Криптозой включает в себя эры. археозой (продолжительностью около 1,5 млрд лет) и протерозой (продолжительностью не менее 2 млрд лет). Последующие три эры (эратемы), палеозой, мезозой и кайнозой, образуют эон (эонотему) фанерозой — этап явной, наблюдаемой жизни длительностью в 570 млн лет.

Особую значимость в эволюции Земли имеют три последние указанные эры. Их длительность такова: палеозой — 340 млн лет, мезозой — 169 млн лет; кайнозой — 66 млн лет. Они подразделяются, в свою очередь, на 12 эпох (в некоторых шкалах, как указывалось выше, их также называют периодами или системами). Начала этих эпох и их продолжительность в млн лет такова: палеозой — кембрий (570/80), ордовик — (490/65), силлур — (435/30), девон — (400/55), карбон (он же каменноугольный) — (345/65), пермь — (280/45). Мезозой — триас (235/50), юра (юрский) — (185/53), мел — (132/66). Кайнозой — палеоген — (66/41), неоген — (25/25), антропоген (он же часто именуется как четвертичный) — (от 0,6 до 3,5 млн лет). Кстати, для запоминания последних 12-ти эпох студенты-геологи придумали нескольких шуточных стихов, восстанавливая названия эпох по первым буквам слов стиха: “Когда одна стипендия, дуй квас пенистый, только юмора мало, пытайся найти аналог”.

Укажем еще отделы двух последних эпох — неогена и антропогена, поскольку в это геологическое время произошло формирование современной фауны и флоры, а в конце неогена появились древнейшие люди. Неоген состоит из отделов миоцена и плиоцена, антропоген из отделов плейстоцена и голоцена. Время этих отделов в млн лет таково: миоцен — (25-9), плиоцен — (9-1,8 (2)), плейстоцен (1,8-0,01) и голоцен (0,01-0). Антропоген — это век человека, время эволюции рода Homo.

17. Представления о времени в геологии имеют исключительное значение, так как без них фактически невозможно понять сущность многих явлений. Без учета фактора времени трудно представить себе экспериментальную возможность пластичного смятия многих хрупких пластов в складки. Также нужно правильно определять возраст тех или иных геологических тел при поиске полезных ископаемых.

Существует две шкалы - геохронологическая и стратиграфическая. Первую используют, когда говорят об относительном времени в истории Земли, а вторую, когда имеют дело с отложениями, так как в каждом месте земного шара в любой промежуток времени происходили какие-то геологические события. Среди геохронологических подразделений выделяют: эон,эра,период,эпоха,век,время. Стратиграфические подразделения: эонотемы( архейская, протерозойская и фанерозойская).

 

18. Гипотеза образования Земли по Э.Канту и П.Лапласу:

Гипотеза Канта.

В середине XVIII века немецкий философ Э. Кант предложил свою теорию образования Солнечной системы, основанную на законе всемирного тяготения. Она предполагала возникновение Солнечной системы из облака холодных пылинок, находящихся в беспорядочном хаотическом движении. Как уже говорилось выше, Кант считал, что мир произошел из огромного облака хаотически движущихся пылевых частиц. Сталкиваясь, притягиваясь, они меняют направление своего движения, объединяются в более крупные сгустки. Под действием сил притяжения большинство из них устремляется к центру, где начинает расти ядро туманности – Солнце; из других сгустков, получивших орбитальное движение, начинают формироваться планеты. Гипотеза Э. Канта получила название «небулярной», от латинского «nebula» - туманность, и считается первой среди обширного класса космогонических гипотез происхождения небесных тел из туманностей.

 

Подход Лапласа к космогонической проблеме

В 1796 году французский учёный П.Лаплас независимо от Э.Канта высказал схожую с ним гипотезу образования Солнца и планет, получившую в последствие название «гипотезы Канта-Лапласа». Несмотря на общность некоторых идей гипотез Канта и Лапласа, точки зрения эти двух исследователей в ряде важных вопросов отличались друг от друга. Кант исходил из эволюционного развития холодной пылевой туманности, в ходе которого сначала возникло центральное массивное тело – будущее Солнце, а потом уже планеты. Лаплас же считал первоначальную туманность газовой и очень горячей, находящейся в состоянии быстрого вращения. В отличие от Канта Лаплас начинает свою гипотезу с того, что допускает существование огромной разреженной газовой туманности, заполнявшей некогда всю современную Солнечную систему, но уже имевшей в своем центре большое сгущение –молодое Солнце. Вся предыдущая история этой туманности и образование протосолнца им не разбираются. Туманную атмосферу, окружающую первобытное Солнце, Лаплас представляет себе аналогичной современной раскаленной атмосфере Солнца. Также он полагает, что Солнце, только зародившееся из туманности, уже обладает медленным вращением вокруг своей оси и вовлекает в него окружающую его атмосферу. Причем вращение это Лаплас характеризует как вращение твердого тела, т. е. туманность вращается с одинаковой угловой скоростью, и чем дальше ее частицы от центра, тем больше их линейная скорость при таком вращении. Лаплас, создавая свою теорию, стремился объяснить в ней все особенности Солнечной системы, известные на тот момент.

19. Гипотеза образования и строения Земли по В.Н.Ларину:

Еще в 70-х годах прошлого века известный геолог Владимир Ларин разработал теорию, поддержанную многими учеными и никем пока не опровергнутую, которая утверждает, что водорода у нас много больше. Не просто больше, его у нас — целый океан, до которого надо только добраться. И сделать это не так сложно. Достаточно пробурить несколько пяти-шестикилометровых скважин в нужных местах. За разработку этой концепции Ларин получил докторскую степень.

Суть теории заключается в том, что ядро нашей планеты состоит не из железа, как считалось ранее, а из металлогидридов. Из предельно насыщенных водородом магния и кремния и уж только потом — из железа. Собственно, никаких доказательств того, что ядро Земли железное, нет. Ученые еще в начале прошлого века выяснили, что оно состоит из некоего плотного металла, и посчитали, что этим металлом является железо. Зато доказательств металлогидридной теории — масса.

Вулканы и земные разломы выбрасывают в атмосферу водород именно так, как требует металлогидридная теория и вопреки тому, что постулирует железная. На основе своей теории Ларин верно предсказал появление в базальтовых породах самородных металлов. Ею легко объясняются загадочные скачки плотности земной мантии на глубинах в 400, 670 и 1 050 км.

(плазменное в-во, магнитное поле, ионизация этого в-ва радиоактивностью. Уплотнение плазменного в-ва. Водород+(t)гидриды металлов->остывает планета. Ядро все время уменьшается, а мантия увеличивается)

 









Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-11; Просмотров: 504;


lektsia.info 2017 год. Все права принадлежат их авторам! Главная