Litosfera je kamena ljuska Zemlje. Od grčkog "lithos" - kamen i "sfera" - lopta

Litosfera je vanjski čvrsti omotač Zemlje, koji uključuje cijelu Zemljinu koru sa dijelom Zemljinog gornjeg omotača i sastoji se od sedimentnih, magmatskih i metamorfnih stijena. Donja granica litosfere je nejasna i određena je naglim smanjenjem viskoznosti stijena, promjenom brzine širenja seizmički talasi i povećanje električne provodljivosti stijena. Debljina litosfere na kontinentima i ispod okeana varira i u prosjeku iznosi 25 - 200 i 5 - 100 km, respektivno.

Razmotrite generalno geološka struktura Zemlja. Treća planeta najudaljenija od Sunca - Zemlja ima radijus od 6370 km, prosječnu gustinu od 5,5 g/cm3 i sastoji se od tri ljuske - kora, haljine i ja. Plašt i jezgro su podijeljeni na unutrašnje i vanjske dijelove.

Zemljina kora je tanka gornja ljuska Zemlje, koja ima debljinu od 40-80 km na kontinentima, 5-10 km ispod okeana i čini samo oko 1% Zemljine mase. Osam elemenata - kiseonik, silicijum, vodonik, aluminijum, gvožđe, magnezijum, kalcijum, natrijum - čine 99,5% zemljine kore.

Prema naučno istraživanje, naučnici su uspjeli ustanoviti da se litosfera sastoji od:

• Kiseonik - 49%;
• Silicijum - 26%;
• Aluminijum - 7%;
• Gvožđe - 5%;
• Kalcijum - 4%
• Sastav litosfere uključuje mnoge minerale, a najčešći su feldspat i kvarc.

Na kontinentima je kora troslojna: sedimentne stijene prekrivaju granitne stijene, a granitne stijene leže na bazaltnim stijenama. Pod okeanima, kora je "okeanska", dvoslojna; sedimentne stijene leže jednostavno na bazaltima, nema granitnog sloja. Postoji i prelazni tip zemljine kore (ostrvo-lučne zone na periferiji okeana i neka područja na kontinentima, kao što je Crno more).

najveća debljina Zemljina kora ima u planinskim predelima(ispod Himalaja - preko 75 km), srednji - u područjima platformi (ispod Zapadnosibirske nizije - 35-40, unutar granica Ruske platforme - 30-35), a najmanji - u centralne regije okeana (5-7 km). Pretežni dio zemljine površine su ravnice kontinenata i okeansko dno.

Kontinenti su okruženi šelfom - plitkim pojasom dubine do 200 g i prosječne širine oko 80 km, koji nakon oštrog strmog zavoja dna prelazi u kontinentalnu padinu (nagib varira od 15- 17 do 20-30°). Padine se postepeno izravnavaju i prelaze u ponorne ravnice (dubine 3,7-6,0 km). Najveće dubine (9-11 km) imaju okeanski rovovi, od kojih se velika većina nalazi na sjevernim i zapadnim rubovima Tihog okeana.

Glavni dio litosfere čine magmatske stijene (95%), među kojima na kontinentima prevladavaju graniti i granitoidi, a u oceanima bazalti.

Blokovi litosfere - litosferske ploče- kretanje duž relativno plastične astenosfere. Odjeljak geologije o tektonici ploča posvećen je proučavanju i opisu ovih kretanja.

Za označavanje vanjske ljuske litosfere korišten je sada zastarjeli izraz sial, koji dolazi od naziva glavnih elemenata stijena Si (lat. Silicium - silicijum) i Al (lat. Aluminium - aluminijum).

Litosferske ploče

Vrijedi napomenuti da su najveće tektonske ploče vrlo jasno vidljive na karti, a to su:

• Pacific- najveća ploča planete, duž čijih granica dolazi do stalnih sudara tektonskih ploča i formiranja rasjeda - to je razlog njenog stalnog smanjenja;
• Evroazijski- pokriva skoro čitavu teritoriju Evroazije (osim Hindustana i Arapskog poluostrva) i sadrži najveći deo kontinentalne kore;
• indo-australski- Obuhvata australijski kontinent i indijski potkontinent. Zbog stalnih sudara sa Evroazijskom pločom, ona je u procesu lomljenja;
• Južnoamerički- sastoji se od južnoameričkog kopna i dijela Atlantskog okeana;
• North American- sastoji se od sjevernoameričkog kontinenta, dio severoistočni Sibir, sjeverozapadni dio Atlantika i polovina Arktičkog okeana;
• Afrikanac- sastoji se od afričkog kontinenta i okeanske kore Atlantskog i Indijskog okeana. Zanimljivo je da se ploče koje se nalaze uz njega kreću u suprotnom smjeru od njega, stoga se ovdje nalazi najveći rased naše planete;
• Antarktička ploča- sastoji se od kopna Antarktika i obližnje okeanske kore. Zbog činjenice da je ploča okružena srednjookeanskim grebenima, ostali kontinenti se stalno udaljavaju od nje.

Kretanje tektonskih ploča u litosferi

Litosferne ploče, spajajući se i razdvajajući, stalno mijenjaju svoje obrise. Ovo omogućava naučnicima da iznesu teoriju da je pre oko 200 miliona godina litosfera imala samo Pangeju - jedan kontinent, koji se potom podelio na delove, koji su se počeli postepeno udaljavati jedan od drugog veoma malom brzinom (u proseku oko sedam centimetara godišnje).

Zanimljivo je! Postoji pretpostavka da će se zbog kretanja litosfere za 250 miliona godina na našoj planeti formirati novi kontinent zbog spajanja kontinenata koji se kreću.

Kada dođe do sudara okeanske i kontinentalne ploče, rub okeanske kore tone ispod kontinentalne, dok se s druge strane okeanske ploče njena granica odvaja od ploče koja se nalazi uz nju. Granica duž koje se događa kretanje litosfera naziva se zona subdukcije, gdje se razlikuju gornji i uronjeni rub ploče. Zanimljivo je da se ploča, uranjajući u plašt, počinje topiti kada se gornji dio zemljine kore stisne, zbog čega se formiraju planine, a ako izbije i magma, onda vulkani.

Na mjestima gdje tektonske ploče dolaze u dodir jedna s drugom postoje zone maksimalne vulkanske i seizmičke aktivnosti: prilikom kretanja i sudara litosfere dolazi do kolapsa zemljine kore, a kada se raziđu, nastaju rasjedi i depresije (litosfera i Zemljini reljef su međusobno povezani). To je razlog zašto se najveći reljef Zemlje nalaze duž rubova tektonskih ploča - planinskih lanaca sa aktivnim vulkanima i dubokomorskim rovovima.

Problemi litosfere

Intenzivan razvoj industrije doveo je do toga da se čovjek i litosfera u posljednje vrijeme izuzetno teško slažu jedni s drugima: zagađenje litosfere poprima katastrofalne razmjere. To se dogodilo zbog povećanja industrijskog otpada u kombinaciji s otpadom iz domaćinstva i korištenog u poljoprivreda gnojiva i pesticida, što negativno utiče na hemijski sastav tla i živih organizama. Naučnici su izračunali da godišnje padne oko jedna tona smeća po osobi, uključujući 50 kg teško razgradivog otpada.

Danas je zagađenje litosfere postalo hitan problem, jer priroda nije u stanju sama se nositi s njim: samopročišćavanje zemljine kore odvija se vrlo sporo, pa se štetne tvari postepeno akumuliraju i na kraju negativno utječu na glavnog krivca. problema - čovek.

Litosfera je krhki, vanjski, tvrdi sloj Zemlje. Tektonske ploče su segmenti litosfere. Njegov vrh je lako uočljiv - nalazi se na površini Zemlje, ali se osnova litosfere nalazi u prelaznom sloju između zemljine kore i koja je područje aktivnog istraživanja.

Fleksija litosfere

Litosfera nije potpuno kruta, ali ima blagu elastičnost. Savija se kada na njega djeluje dodatno opterećenje, ili obrnuto, savija se ako stepen opterećenja oslabi. Glečeri su jedna vrsta opterećenja. Na primjer, na Antarktiku je debela ledena kapa snažno spustila litosferu na nivo mora. Dok u Kanadi i Skandinaviji, gdje su se glečeri otopili prije oko 10.000 godina, litosfera nije jako pogođena.

Evo još nekih vrsta opterećenja na litosferu:

• Vulkanska erupcija;
• Taloženje sedimenata;
• Porast nivoa mora;
• Formiranje velikih jezera i akumulacija.

Primjeri smanjenja utjecaja na litosferu:

• Erozija planina;
• Formiranje kanjona i dolina;
• Presušivanje velikih rezervoara;
• Pad nivoa mora.

Savijanje litosfere, iz gore navedenih razloga, obično je relativno malo (obično mnogo manje od kilometra, ali možemo ga izmjeriti). Možemo modelirati litosferu jednostavnom inženjerskom fizikom i dobiti ideju o njenoj debljini. Takođe smo u mogućnosti da proučavamo ponašanje seizmičkih talasa i postavimo osnovu litosfere na dubinama gde ovi talasi počinju da usporavaju, što ukazuje na prisustvo mekšeg kamena.

Ovi modeli sugeriraju da debljina litosfere varira od manje od 20 km blizu srednjeokeanskih grebena do oko 50 km u starim okeanskim regijama. Pod kontinentima je litosfera deblja - od 100 do 350 km.

Iste studije pokazuju da ispod litosfere postoji topliji i mekši sloj stijene koji se naziva astenosfera. Stijena astenosfere je viskozna, nije kruta i polako se deformiše pod opterećenjem, poput kita. Stoga se litosfera može kretati kroz astenosferu pod utjecajem tektonike ploča. To također znači da zemljotresi formiraju pukotine koje se protežu samo kroz litosferu, ali ne i izvan nje.

Struktura litosfere

Litosfera uključuje koru (planine kontinenata i okeansko dno) i najgornji dio omotača ispod zemljine kore. Ova dva sloja se razlikuju po mineralogiji, ali su mehanički vrlo slični. Uglavnom se ponašaju kao jedna ploča.

Čini se da se litosfera završava tamo gdje temperatura dostigne određeni nivo, zbog čega stijena srednjeg plašta (peridotit) postaje previše mekana. Ali postoji mnogo komplikacija i pretpostavki, a može se samo reći da se te temperature kreću od 600º do 1200º C. Mnogo toga ovisi o pritisku i temperaturi, kao i promjenama u sastavu stijena uslijed tektonskog miješanja. Vjerovatno je nemoguće precizno odrediti jasnu donju granicu litosfere. Istraživači često ukazuju na termičku, mehaničku ili Hemijska svojstva litosfere u svojim radovima.

Okeanska litosfera je vrlo tanka u centrima širenja gdje se formira, ali vremenom postaje deblja. Kako se hladi, toplija stijena iz astenosfere hladi se na donjoj strani litosfere. Tokom oko 10 miliona godina, okeanska litosfera postaje gušća od astenosfere ispod nje. Stoga je većina okeanskih ploča uvijek spremna za subdukciju.

Savijanje i uništavanje litosfere

Sile koje savijaju i lome litosferu potiču prvenstveno od tektonike ploča. Kada se ploče sudare, litosfera na jednoj ploči tone u vrući omotač. U ovom procesu subdukcije, ploča se savija za 90 stepeni. Dok se savija i spušta, subduktivna litosfera snažno puca, uzrokujući zemljotrese u planinskoj ploči koja se spušta. U nekim slučajevima (na primjer, u sjevernoj Kaliforniji), subduktivni dio može potpuno kolabirati, potonuvši duboko u Zemlju dok ploče iznad njega mijenjaju svoju orijentaciju. Čak i na velikim dubinama, subduktivna litosfera može biti krhka milionima godina ako je relativno hladna.

Kontinentalna litosfera se može rascijepiti, dok se donji dio urušava i tone. Ovaj proces se naziva slojevitost. Gornji dio kontinentalne litosfere uvijek je manje gust od dijela plašta, koji je, pak, gušći od astenosfere ispod. Sile gravitacije ili otpora iz astenosfere mogu povući slojeve zemljine kore i plašta. Deaminacija omogućava da se vrući omotač podigne i topi ispod dijelova kontinenata, uzrokujući široko rasprostranjeno uzdizanje i vulkanizam. Mjesta kao što su kalifornijska Sijera Nevada, istočna Turska i dijelovi Kine proučavaju se u smislu procesa stratifikacije.

Litosfera se naziva tvrda ljuska planete, čije ime dolazi od grčke riječi "lithos", što znači kamen. Termin je predložio J. Burrell 1916. godine i on ga je prvobitno koristio kao sinonim za zemljinu koru. Samo nekoliko godina kasnije dokazano je da je struktura Zemljine litosfere složenija. Uključuje sljedeće:

• Zemljina kora;
• Plašt (gornji sloj).

Osnovni slojevi

Zemljina kora je sastavni dio litosfere, koja ima dubinu od 35-70 km ispod kontinentalnog dijela kopna i 5-15 km ispod dna okeana. Takođe se sastoji od slojeva:

• Kontinentalna kora: sedimentni, granit, bazaltni sloj;
• Okeanski: sloj morskih sedimenata (u nekim slučajevima u potpunosti odsutan), srednji sloj bazalta i serpentina, donji sloj gabra.

Gotovo cijeli periodni sistem može se naći u sastavu zemljine kore, samo u različitim omjerima. Najviše od svega sadrži kiseonik, gvožđe, silicijum, aluminijum, natrijum, magnezijum, kalcijum i kalijum. Zemljina kora čini oko 1% ukupne mase čitave planete.

Plašt je donji dio litosfere, čija dubina doseže 2900 km. Sastoji se uglavnom od silicijuma, kiseonika, gvožđa, magnezijuma, nikla. Unutar njega se izdvaja poseban sloj - astenosfera, stvorena od posebne supstance. Sastav čvrste ljuske zemlje uključuje onaj dio plašta koji se nalazi prije astenosfere. Ovo je donja granica ljuske, dok se gornja nalazi uz atmosferu i hidrosferu, s kojima litosfera stupa u interakciju, djelomično prodirući u njih.

Pogrešno je klasifikovati jezgro, poseban sloj, kao litosferu globus, koji se nalazi na dubini od 2900–6371 km i sastoji se od usijanog gvožđa i nikla.

Shell Features

Na osnovu strukture Zemljine litosfere, može se tvrditi da je to relativno krhka školjka, budući da nije monolitna. Dubokim rasjedima je razbijen u zasebne blokove (ili ploče), koji se vrlo sporo kreću u horizontalnom smjeru duž astenosfere. Stoga se pravi razlika između relativno stabilnih platformi i mobilnih regija (preklopnih pojaseva).

Struktura Zemljine litosfere danas je podjela površine planete na sedam velikih i nekoliko malih ploča. Granice između njih su označene zonama najveće vulkanske i seizmičke aktivnosti. Ovi elementi litosfere imaju prečnik od 1.000 do 10.000 km.

izostazija

Odvojeno, želio bih se zadržati na izostazi, fenomenu koji su naučnici otkrili tokom proučavanja planinskih lanaca i gravitacije u njihovom podnožju (planine se formiraju na spoju litosferskih ploča). Ranije se vjerovalo da velike nepravilnosti u reljefu povećavaju snagu privlačenja u regionu. Međutim, pokazalo se da je sila gravitacije ista na cijeloj zemljinoj površini. Masivne strukture su uravnotežene negdje u dubinama Zemlje, u gornjem plaštu: što je planina veća, to je dublje uronjena u litosferu. Zemljina kora neko vrijeme može biti izvan ravnoteže pod utjecajem tektonskih sila, ali se onda ipak vraća u nju.

Termin "litosfera" u nauci se koristi od sredine 19. veka, ali je svoje savremeno značenje dobio pre manje od pola veka. Čak iu geološkom rečniku izdanja iz 1955. kaže se: litosfera- isto kao i zemljina kora. U izdanju rječnika iz 1973. i kasnije: litosfera... u modernom smislu uključuje zemljinu koru i krutu gornji dio gornjeg plašta Zemlja. Gornji plašt je geološki termin za veoma veliki sloj; gornji plašt ima debljinu do 500, prema nekim klasifikacijama - preko 900 km, a litosfera uključuje samo gornje od nekoliko desetina do dvije stotine kilometara.

Zemljina kora je vanjski omotač litosfere. Sastoji se od sedimentnih, granitnih i bazaltnih slojeva. Razlikovati okeansku i kontinentalnu koru. Prvi nema sloj granita. Maksimalna debljina zemljine kore je oko 70 km - ispod planinskih sistema, 30-40 km - ispod ravnica, najtanja zemljina kora - ispod okeana, samo 5-10 km.

Površina zemljine kore nastaje zbog višesmjernih efekata tektonskih kretanja koja stvaraju neravni teren, denudacije ovog reljefa kroz uništavanje i trošenje stijena koje ga čine, te zbog procesa sedimentacije. Kao rezultat toga, površina zemljine kore koja se stalno formira i istovremeno zaglađuje postaje prilično složena. Maksimalni kontrast reljefa uočava se samo na mjestima najveće moderne tektonske aktivnosti Zemlje, na primjer, na aktivnoj kontinentalnoj margini južna amerika, gdje razlika u nivoima reljefa između peruansko-čileanskog dubokovodnog rova ​​i vrhova Anda dostiže 16-17 km. Značajni visinski kontrasti (do 7-8 km) i velika disekcija reljefa uočeni su u modernim kontinentalnim zonama kolizije, na primjer, u alpsko-himalajskom nabornom pojasu.

U oba ova slučaja, granične visinske razlike reljefa određene su ne samo intenzitetom tektonskih deformacija zemljine kore i brzinom njene denudacije, već i reološkim svojstvima stena kore, koje pod uticajem prekomjerna i nekompenzirana naprezanja, prelaze u plastično stanje. Zbog toga veliki padovi reljefa u gravitacionom polju Zemlje dovode do pojave viška napona koji prelaze granice plastičnosti stijena i do plastičnog širenja prevelikih neravnina reljefa.

Oni formiraju litosferu - zemljinu koru i supstrat, koji je dio gornjeg plašta. Granica između zemljine kore i supstrata je Mohorovićeva površina, pri prelasku preko nje od vrha do dna, brzina uzdužnih seizmičkih talasa naglo raste. Prostornu (horizontalnu) strukturu litosfere predstavljaju njeni veliki blokovi - tzv. litosferske ploče.

Litosferne ploče su veliki kruti blokovi zemljine kore koji se kreću duž relativno plastične astenosfere. Litosfera ispod okeana i kontinenata značajno varira.

Litosfera ispod okeana je prošla mnoge faze djelomičnog topljenja kao rezultat formiranja okeanske kore, jako je osiromašena rijetkim elementima niskog topljenja i uglavnom se sastoji od dunita i harcburgita.

Litosfera ispod kontinenata je mnogo hladnija, moćnija i, naizgled, raznovrsnija. Ne učestvuje u procesu konvekcije plašta, i prošao je manje ciklusa parcijalnog topljenja. Generalno, bogatija je nekompatibilnim rijetkim elementima. Lherzoliti, wehrliti i druge stijene bogate rijetkim elementima igraju značajnu ulogu u njegovom sastavu.

Litosfera je podijeljena na oko 10 velikih ploča, od kojih su najveće Evroazijska, Afrička, Indo-Afstralija, Američka, Pacifička i Antarktička. Litosferne ploče se pomiču sa kopnom koja se uzdiže na njih. Teorija kretanja litosferskih ploča zasniva se na hipotezi A. Wegenera o driftu kontinenata.

Litosferne ploče stalno mijenjaju svoje obrise, mogu se rascijepiti kao rezultat riftinga i lemljenja, formirajući jednu ploču kao rezultat sudara. S druge strane, podjela zemljine kore na ploče nije jednoznačna, a kako se geološko znanje akumulira, identifikuju se nove ploče, a neke granice ploča se prepoznaju kao nepostojeće. Kretanje litosferskih ploča nastaje zbog kretanja materije u gornjem plaštu. U zonama pukotina, lomi zemljinu koru i gura ploče. Većina pukotina nalazi se na dnu okeana, gdje je zemljina kora tanja. Na kopnu, najveće pukotine se nalaze u afričkim Velikim jezerima i Bajkalskom jezeru. Brzina kretanja litosferskih ploča je -1-6 cm godišnje.

Prilikom sudara litosferskih ploča na njihovim granicama nastaju: planinski sistemi, ako obje ploče u zoni sudara nose kontinentalnu koru (Himalaje), i dubokovodni rovovi, ako jedna od ploča nosi okeanska kora(Peruski rov). Ova teorija je u skladu s pretpostavkom o postojanju drevnih kontinenata: južnog - Gondvane i sjevernog - Laurazije.

Granice litosferskih ploča su pokretna područja u kojima se grade planine, koncentrisana su područja potresa i najaktivniji vulkani (seizmički pojasevi). Najopsežniji seizmički pojas - Pacifik i Mediteran - Trans-azijski.

Na dubini od 120-150 km ispod kontinenata i 60-400 km ispod okeana leži sloj omotača koji se naziva astenosfera. Čini se da sve litosferske ploče lebde u polutečnoj astenosferi, poput ledenih ploča u vodi.

U litosferi se izdvaja niz stijena, zemljine površine i tla. Glavni dio litosfere čine magmatske stijene (95%), među kojima na kontinentima prevladavaju graniti i granitoidi, a u oceanima bazalti. Gornji sloj litosfere je zemljina kora, čiji se minerali uglavnom sastoje od oksida silicijuma i aluminija, oksida željeza i alkalnih metala.

Najveći dio organizama i mikroorganizama litosfere koncentriran je u tlu, na dubini ne većoj od nekoliko metara. Tla su organo-mineralni proizvod dugotrajnog (stotine i hiljade godina) opšte aktivnostiživi organizmi, voda, zrak, sunčeva toplina i svjetlost su među najvažnijim prirodni resursi. Moderna tla su trofazni sistem (različitih zrnastih čvrstih čestica, vode i plinova otopljenih u vodi i porama), koji se sastoji od mješavine mineralnih čestica (proizvoda razaranja stijena), organskih tvari (otpadnih produkata biote njenih mikroorganizama i gljivica). ). Najviši, površinski horizont litosfere unutar kopna je podvrgnut najvećoj transformaciji. Zemljište zauzima 29,2% površine zemaljske kugle i obuhvata zemljišta različitih kategorija, od kojih je plodno tlo od najveće važnosti.

Površinski sloj litosfere, u kojem se vrši interakcija žive tvari s mineralnom (anorganskom), je tlo. Ostaci organizama nakon raspadanja prelaze u humus (plodni dio tla). Komponente tla služe mineralima, organska materija, živi organizmi, voda, gasovi.

Dominantni elementi hemijski sastav litosfera: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.