Litosfera este învelișul de piatră a Pământului. Din grecescul „lithos” - o piatră și „sferă” - o minge

Litosfera - învelișul solid exterior al Pământului, care include întreaga scoarță terestră cu o parte din mantaua superioară a Pământului și constă din roci sedimentare, magmatice și metamorfice. Limita inferioară a litosferei este neclară și este determinată de o scădere bruscă a vâscozității rocilor, o modificare a vitezei de propagare a undelor seismice și o creștere a conductibilității electrice a rocilor. Grosimea litosferei de pe continente și sub oceane variază și este în medie de 25 - 200, respectiv 5 - 100 km.

Luați în considerare în termeni generali structura geologică a Pământului. A treia planetă cea mai îndepărtată de Soare - Pământul are o rază de 6370 km, o densitate medie de 5,5 g/cm3 și este format din trei cochilii - latra, halateși eu. Mantaua și miezul sunt împărțite în părți interioare și exterioare.

Scoarța terestră este o înveliș superioară subțire a Pământului, care are o grosime de 40-80 km pe continente, 5-10 km sub oceane și reprezintă doar aproximativ 1% din masa Pământului. Opt elemente - oxigen, siliciu, hidrogen, aluminiu, fier, magneziu, calciu, sodiu - formează 99,5% din scoarța terestră.

Conform cercetărilor științifice, oamenii de știință au putut stabili că litosfera este formată din:

• Oxigen - 49%;
• Siliciu - 26%;
• Aluminiu - 7%;
• Fier - 5%;
• Calciu - 4%
• Compoziția litosferei include multe minerale, cele mai comune sunt feldspatul și cuarțul.

Pe continente, scoarța este cu trei straturi: rocile sedimentare acoperă roci granitice, iar rocile granitice se află pe cele bazaltice. Sub oceane, crusta este „oceanică”, în două straturi; rocile sedimentare se află pur și simplu pe bazalt, nu există strat de granit. Există, de asemenea, un tip de tranziție al scoarței terestre (zone insulare-arc de la marginea oceanelor și unele zone de pe continente, cum ar fi Marea Neagră).

Scoarța terestră este cea mai groasă în regiunile muntoase.(sub Himalaya - peste 75 km), cel mijlociu - în zonele platformelor (sub câmpia Siberiei de Vest - 35-40, în limitele platformei rusești - 30-35), iar cel mai mic - în regiunile centrale ale oceanelor (5-7 km). Partea predominantă a suprafeței pământului este câmpiile continentelor și fundul oceanului.

Continentele sunt înconjurate de un raft - o fâșie de apă puțin adâncă de până la 200 g adâncime și o lățime medie de aproximativ 80 km, care, după o curbă abruptă a fundului, trece în versantul continental (panta variază de la 15- 17 până la 20-30 °). Pantele se nivelează treptat și se transformă în câmpii abisale (adâncimi 3,7-6,0 km). Cele mai mari adâncimi (9-11 km) au tranșee oceanice, marea majoritate fiind situate pe marginile de nord și de vest ale Oceanului Pacific.

Cea mai mare parte a litosferei este formată din roci magmatice (95%), dintre care pe continente predomină granitele și granitoidele, iar bazalții în oceane.

Blocurile litosferei - plăci litosferice - se deplasează de-a lungul astenosferei relativ plastice. Secțiunea de geologie despre tectonica plăcilor este dedicată studiului și descrierii acestor mișcări.

Pentru a desemna învelișul exterior al litosferei s-a folosit termenul acum învechit sial, care provine de la denumirea elementelor principale ale rocilor Si (lat. Siliciu - siliciu) și Al (lat. Aluminiu - aluminiu).

Plăci litosferice

Este de remarcat faptul că cele mai mari plăci tectonice sunt foarte clar vizibile pe hartă și sunt:

• Pacific- cea mai mare placă a planetei, de-a lungul limitelor căreia au loc ciocniri constante ale plăcilor tectonice și se formează falii - acesta este motivul scăderii sale constante;
• eurasiatică- acoperă aproape întreg teritoriul Eurasiei (cu excepția Hindustanului și a Peninsulei Arabe) și conține cea mai mare parte a crustei continentale;
• indo-australian- Include continentul australian și subcontinentul indian. Din cauza ciocnirilor constante cu placa eurasiatică, aceasta este în proces de rupere;
• America de Sud- este format din continentul Americii de Sud și o parte din Oceanul Atlantic;
• Nord american- este format din continentul nord-american, o parte din nord-estul Siberiei, partea de nord-vest a Atlanticului și jumătate din Oceanele Arctice;
• african- este format din continentul african și scoarța oceanică a oceanelor Atlantic și Indian. Este interesant că plăcile adiacente acesteia se mișcă în direcția opusă față de acesta, prin urmare, aici se află cea mai mare falie a planetei noastre;
• Placa Antarctică- este format din Antarctica continentală și crusta oceanică din apropiere. Datorită faptului că placa este înconjurată de crestele oceanice, restul continentelor se îndepărtează constant de ea.

Mișcarea plăcilor tectonice în litosferă

Plăcile litosferice, care se conectează și se separă, își schimbă contururile tot timpul. Acest lucru le permite oamenilor de știință să propună teoria conform căreia, în urmă cu aproximativ 200 de milioane de ani, litosfera avea doar Pangea - un singur continent, care ulterior s-a împărțit în părți, care au început să se îndepărteze treptat unele de altele la o viteză foarte mică (o medie de aproximativ șapte). centimetri pe an).

Este interesant! Există o presupunere că, datorită mișcării litosferei, în 250 de milioane de ani se va forma pe planeta noastră un nou continent datorită unirii continentelor în mișcare.

Când plăcile oceanice și continentale se ciocnesc, marginea scoarței oceanice se scufundă sub cea continentală, în timp ce pe cealaltă parte a plăcii oceanice limita sa diverge de placa adiacentă acesteia. Limita de-a lungul căreia are loc mișcarea litosferelor se numește zonă de subducție, unde se disting marginile superioare și plonjate ale plăcii. Este interesant că placa, cufundată în manta, începe să se topească atunci când partea superioară a scoarței terestre este strânsă, în urma căreia se formează munți, iar dacă izbucnește și magma, atunci vulcani.

În locurile în care plăcile tectonice intră în contact unele cu altele, există zone de maximă activitate vulcanică și seismică: în timpul mișcării și ciocnirii litosferei, scoarța terestră se prăbușește, iar atunci când se diverg, se formează falii și depresiuni (litosfera și Reliefurile Pământului sunt legate între ele). Acesta este motivul pentru care cele mai mari forme de relief ale Pământului sunt situate de-a lungul marginilor plăcilor tectonice - lanțuri muntoase cu vulcani activi și tranșee de adâncime.

Probleme ale litosferei

Dezvoltarea intensivă a industriei a dus la faptul că omul și litosfera au devenit în ultima vreme extrem de dificil să se înțeleagă între ele: poluarea litosferei capătă proporții catastrofale. Acest lucru s-a întâmplat din cauza creșterii deșeurilor industriale în combinație cu deșeurile menajere și îngrășămintele și pesticidele utilizate în agricultură, care afectează negativ compoziția chimică a solului și a organismelor vii. Oamenii de știință au calculat că aproximativ o tonă de gunoi cade de persoană pe an, inclusiv 50 kg de deșeuri greu descompuse.

Astăzi, poluarea litosferei a devenit o problemă urgentă, deoarece natura nu este capabilă să-i facă față singură: auto-purificarea scoarței terestre este foarte lentă și, prin urmare, substanțele nocive se acumulează treptat și în cele din urmă afectează negativ principalul vinovat. a problemei – omule.

Litosfera este stratul fragil, exterior, dur al Pământului. Plăcile tectonice sunt segmente ale litosferei. Vârful lui este ușor de văzut - se află pe suprafața Pământului, dar baza litosferei este situată în stratul de tranziție dintre scoarța terestră și care este o zonă de cercetare activă.

Flexia litosferei

Litosfera nu este complet rigidă, dar are o ușoară elasticitate. Se îndoaie atunci când asupra ei acționează o sarcină suplimentară, sau invers, se îndoaie dacă gradul de încărcare slăbește. Ghețarii sunt un tip de încărcătură. De exemplu, în Antarctica, o calotă de gheață groasă a scăzut puternic litosfera până la nivelul mării. În timp ce în Canada și Scandinavia, unde ghețarii s-au topit cu aproximativ 10.000 de ani în urmă, litosfera nu este puternic afectată.

Iată câteva alte tipuri de încărcare pe litosferă:

• Erupție vulcanică;
• Depunerea sedimentelor;
• Nivelul mării creste;
• Formarea de lacuri mari și rezervoare.

Exemple de reducere a impactului asupra litosferei:

• Eroziunea munților;
• Formarea de canioane și văi;
• Uscarea rezervoarelor mari;
• Scăderea nivelului mării.

Îndoirea litosferei, din motivele de mai sus, este de obicei relativ mică (de obicei mult mai mică de un kilometru, dar o putem măsura). Putem modela litosfera cu fizica inginerească simplă și ne putem face o idee despre grosimea ei. De asemenea, suntem capabili să studiem comportamentul undelor seismice și să plasăm baza litosferei la adâncimi la care aceste unde încep să încetinească, indicând prezența rocii mai moi.

Aceste modele sugerează că grosimea litosferei variază de la mai puțin de 20 km în apropierea crestelor oceanice la aproximativ 50 km în vechile regiuni oceanice. Sub continente, litosfera este mai groasă - de la 100 la 350 km.

Aceleași studii arată că sub litosferă există un strat de rocă mai fierbinte și mai moale numit astenosferă. Roca astenosferei este vâscoasă, nu rigidă și se deformează lent sub stres, ca chitul. Prin urmare, litosfera se poate deplasa prin astenosferă sub influența tectonicii plăcilor. Aceasta înseamnă, de asemenea, că cutremurele formează fisuri care se extind doar prin litosferă, dar nu dincolo de ea.

Structura litosferei

Litosfera include scoarța (muntii continentelor și fundul oceanului) și partea superioară a mantalei de sub scoarța terestră. Cele două straturi diferă în mineralogie, dar sunt foarte asemănătoare din punct de vedere mecanic. În cea mai mare parte, acţionează ca o singură farfurie.

Se pare că litosfera se termină acolo unde temperatura atinge un anumit nivel, din cauza căruia roca mantalei mijlocii (peridotita) devine prea moale. Dar există multe complicații și presupuneri și se poate spune doar că aceste temperaturi variază de la 600° la 1200° C. Multe depind de presiune și temperatură, precum și de modificările compoziției rocii datorate amestecării tectonice. Probabil, este imposibil să se determine cu exactitate limita inferioară clară a litosferei. Cercetătorii indică adesea proprietățile termice, mecanice sau chimice ale litosferei în munca lor.

Litosfera oceanică este foarte subțire în centrele de expansiune unde se formează, dar devine mai groasă în timp. Pe măsură ce se răcește, roca mai fierbinte din astenosferă se răcește pe partea inferioară a litosferei. Pe parcursul a aproximativ 10 milioane de ani, litosfera oceanică devine mai densă decât astenosfera de sub ea. Prin urmare, majoritatea plăcilor oceanice sunt întotdeauna pregătite pentru subducție.

Îndoirea și distrugerea litosferei

Forțele care îndoaie și sparg litosfera provin în principal din tectonica plăcilor. Când plăcile se ciocnesc, litosfera de pe o placă se scufundă în mantaua fierbinte. În acest proces de subducție, placa se îndoaie în jos cu 90 de grade. Pe măsură ce se curbează și coboară, litosfera subductivă crăpă violent, provocând cutremure în placa de munte care coboară. În unele cazuri (de exemplu, în nordul Californiei), partea subductivă se poate prăbuși complet, scufundându-se adânc în Pământ, pe măsură ce plăcile de deasupra acestuia își schimbă orientarea. Chiar și la adâncimi mari, litosfera subductivă poate fi fragilă milioane de ani dacă este relativ rece.

Litosfera continentală se poate diviza, în timp ce partea inferioară se prăbușește și se scufundă. Acest proces se numește stratificare. Partea superioară a litosferei continentale este întotdeauna mai puțin densă decât partea mantalei, care, la rândul său, este mai densă decât astenosfera de dedesubt. Forțele gravitaționale sau tracțiunea din astenosferă pot trage straturile scoarței și ale mantalei terestre. Dezaminarea permite mantalei fierbinți să se ridice și să se topească sub părți ale continentelor, provocând ridicarea și vulcanismul pe scară largă. Locuri precum Sierra Nevada din California, estul Turciei și părți ale Chinei sunt studiate în ceea ce privește procesul de stratificare.

Litosfera este numită învelișul dur al planetei, al cărei nume provine din cuvântul grecesc „lithos”, adică piatră. Termenul a fost propus de J. Burrell în 1916 și a fost folosit inițial de acesta ca sinonim pentru scoarța terestră. Doar câțiva ani mai târziu s-a dovedit că structura litosferei Pământului este mai complexă. Acesta include următoarele:

• Scoarta terestra;
• Manta (stratul superior).

Straturi de bază

Scoarța terestră este o parte constitutivă a litosferei, care are o adâncime de 35-70 km sub partea continentală a pământului și 5-15 km sub fundul oceanului. Este, de asemenea, format din straturi:

• Crusta continentală: strat sedimentar, granitic, bazaltic;
• Oceanic: un strat de sedimente marine (poate fi absent în unele cazuri cu totul), un strat mijlociu de bazalt și serpentină, un strat inferior de gabro.

Aproape întregul tabel periodic poate fi găsit în compoziția scoarței terestre, doar în proporții diferite. Mai presus de toate, conține oxigen, fier, siliciu, aluminiu, sodiu, magneziu, calciu și potasiu. Scoarța terestră reprezintă aproximativ 1% din masa totală a întregii planete.

Mantaua este partea inferioară a litosferei, a cărei adâncime ajunge la 2900 km. Se compune în principal din siliciu, oxigen, fier, magneziu, nichel. În interiorul acestuia se distinge un strat special - astenosfera, creată dintr-o substanță specială. Compoziția învelișului solid al pământului include acea parte a mantalei care se află înaintea astenosferei. Aceasta este limita inferioară a cochiliei, în timp ce cea superioară este situată lângă atmosferă și hidrosferă, cu care interacționează litosfera, pătrunzând parțial în ele.

Este o greșeală să clasificăm miezul ca o litosferă, un strat separat al globului, care este situat la o adâncime de 2900–6371 km și este format din fier încins și nichel.

Caracteristici Shell

Pe baza structurii litosferei Pământului, se poate susține că este o cochilie relativ fragilă, deoarece nu este monolitică. Este ruptă de falii adânci în blocuri (sau plăci) separate, care se mișcă foarte lent pe o direcție orizontală de-a lungul astenosferei. Prin urmare, se face o distincție între platformele relativ stabile și regiunile mobile (benzi pliabile).

Structura litosferei Pământului de astăzi este împărțirea suprafeței planetei în șapte plăci mari și mai multe plăci mici. Granițele dintre ele sunt marcate de zone cu cea mai mare activitate vulcanică și seismică. Aceste elemente ale litosferei au o lungime de 1.000–10.000 km.

izostazie

Separat, aș dori să mă opresc asupra isostaziei, un fenomen pe care oamenii de știință l-au descoperit în timpul studiului lanțurilor muntoase și gravitației la poalele lor (muntii se formează la joncțiunea plăcilor litosferice). Anterior, se credea că neregulile mari în relief sporesc forța de atracție în regiune. Cu toate acestea, s-a dovedit că forța gravitației este aceeași pe întreaga suprafață a pământului. Structurile masive sunt echilibrate undeva în adâncurile Pământului, în mantaua superioară: cu cât muntele este mai mare, cu atât este mai adânc scufundat în litosferă. De ceva timp, scoarța terestră poate fi dezechilibrată sub influența forțelor tectonice, dar apoi revine totuși la ea.

Termen "litosferă" a fost folosit în știință de la mijlocul secolului al XIX-lea, dar și-a dobândit sensul modern cu mai puțin de jumătate de secol în urmă. Chiar și în dicționarul geologic al ediției din 1955 se spune: litosferă- la fel ca scoarța terestră. În ediția dicționarului din 1973 și mai târziu: litosferă... în sensul modern include scoarța terestră și rigidă partea superioară a mantalei superioare Pământ. Manta superioară este un termen geologic pentru un strat foarte mare; mantaua superioară are o grosime de până la 500, conform unor clasificări - peste 900 km, iar litosfera le cuprinde doar pe cele superioare de la câteva zeci până la două sute de kilometri.

Scoarța terestră este învelișul exterior al litosferei. Constă din straturi sedimentare, de granit și bazalt. Distinge între crusta oceanică și cea continentală. Primului îi lipsește un strat de granit. Grosimea maximă a scoarței terestre este de aproximativ 70 km - sub sistemele montane, 30-40 km - sub câmpie, cea mai subțire scoarță terestră - sub oceane, doar 5-10 km.

Suprafața scoarței terestre se formează datorită efectelor multidirecționale ale mișcărilor tectonice care creează terenuri denivelate, a denudarii acestui relief prin distrugerea și intemperii rocilor care îl alcătuiesc, precum și datorită proceselor de sedimentare. Drept urmare, suprafața care se formează în mod constant și se netezește simultan a scoarței terestre se dovedește a fi destul de complexă. Contrastul maxim de relief este observat numai în locurile celei mai mari activități tectonice moderne a Pământului, de exemplu, pe marginea continentală activă a Americii de Sud, unde diferența de niveluri de relief dintre șanțul de apă adâncă Peruano-Chile și vârfurile Anzii ajunge la 16-17 km. Contraste semnificative de înălțime (până la 7-8 km) și o disecție mare a reliefului sunt observate în zonele moderne de coliziune continentală, de exemplu, în centura de pliuri alpino-himalaya.

În ambele cazuri, diferențele extreme de înălțime ale reliefului sunt determinate nu numai de intensitatea deformărilor tectonice ale scoarței terestre și de viteza denudarii acesteia, ci și de proprietățile reologice ale rocilor crustale, care, sub influența tensiunile excesive și necompensate, trec în stare plastică. Prin urmare, picăturile mari de relief în câmpul gravitațional al Pământului duc la apariția unor tensiuni în exces care depășesc limitele plasticității rocii și la răspândirea plastică a neregulilor prea mari de relief.

Ele formează litosfera - scoarța terestră și substratul, care face parte din mantaua superioară. Limita dintre scoarța terestră și substrat este suprafața mohorovichică, la traversarea acesteia de sus în jos, viteza undelor seismice longitudinale crește brusc. Structura spațială (orizontală) a litosferei este reprezentată de blocurile sale mari - așa-numitele. plăci litosferice.

Plăcile litosferice sunt blocuri mari rigide ale scoarței terestre care se mișcă de-a lungul astenosferei relativ plastice. Litosfera sub oceane și continente variază considerabil.

Litosfera de sub oceane a trecut prin multe etape de topire parțială ca urmare a formării crustei oceanice, este foarte epuizată în elemente rare cu topire scăzută și constă în principal din dunite și harzburgite.

Litosfera de sub continente este mult mai rece, mai puternică și, aparent, mai diversă. Nu participă la procesul de convecție a mantalei și a suferit mai puține cicluri de topire parțială. În general, este mai bogat în elemente rare incompatibile. Lherzolitele, wehrlitele și alte roci bogate în elemente rare joacă un rol semnificativ în compoziția sa.

Litosfera este împărțită în aproximativ 10 plăci mari, cea mai mare fiind eurasiatică, africană, indo-afstraliană, americană, Pacific și Antarctica. Plăcile litosferice se mișcă cu pământul ridicându-se pe ele. Teoria mișcării plăcilor litosferice se bazează pe ipoteza lui A. Wegener despre deriva continentelor.

Plăcile litosferice își schimbă în mod constant contururile, se pot scinda ca urmare a rupturii și lipirii, formând o singură placă ca urmare a coliziunii. Pe de altă parte, împărțirea scoarței terestre în plăci nu este clară și, pe măsură ce cunoștințele geologice se acumulează, noi plăci sunt identificate, iar unele limite ale plăcilor sunt recunoscute ca inexistente. Mișcarea plăcilor litosferice se datorează mișcării materiei în mantaua superioară. În zonele de ruptură, sparge scoarța terestră și împinge plăcile în afară. Cele mai multe fisuri se găsesc pe fundul oceanelor, unde scoarța terestră este mai subțire. Pe uscat, cele mai mari rupturi sunt situate în Marile Lacuri Africane și Lacul Baikal. Viteza de mișcare a plăcilor litosferice este de -1-6 cm pe an.

În timpul ciocnirii plăcilor litosferice, la granițele lor se formează sisteme montane: sisteme montane, dacă ambele plăci poartă crusta continentală în zona de coliziune (Himalaya), și tranșee de apă adâncă, dacă una dintre plăci poartă crusta oceanică (Peru). Şanţ). Această teorie este în concordanță cu ipoteza existenței continentelor antice: sudic - Gondwana și nordul - Laurasia.

Limitele plăcilor litosferice sunt zone mobile în care are loc construcția munților, sunt concentrate zone cu cutremure și cei mai activi vulcani (centri seismice). Cele mai extinse centuri seismice - Pacific și Mediterane - Trans-asiatice.

La o adâncime de 120-150 km sub continente și 60-400 km sub oceane se află un strat al mantalei, numit astenosferă. Toate plăcile litosferice par să plutească în astenosferă semi-lichidă, ca sloturile de gheață în apă.

În litosferă, se disting o serie de roci, suprafața pământului și soluri. Cea mai mare parte a litosferei este formată din roci magmatice (95%), dintre care pe continente predomină granitele și granitoidele, iar bazalții în oceane. Stratul superior al litosferei este scoarța terestră, ale cărei minerale constau în principal din oxizi de siliciu și aluminiu, oxizi de fier și metale alcaline.

Cea mai mare parte a organismelor și microorganismelor din litosfera este concentrată în soluri, la o adâncime de cel mult câțiva metri. Solurile - un produs organo-mineral de mulți ani (sute și mii de ani) al activității generale a organismelor vii, apa, aerul, căldura solară și lumina sunt una dintre cele mai importante resurse naturale. Solurile moderne sunt un sistem trifazic (particule solide cu granulație diferită, apă și gaze dizolvate în apă și pori), care constă dintr-un amestec de particule minerale (produse de distrugere a rocii), substanțe organice (produse de deșeuri din biotă ale microorganismelor și ciupercilor sale). ). Cel mai sus, orizontul de suprafață al litosferei în limitele terenului suferă cea mai mare transformare. Terenul ocupă 29,2% din suprafața globului și cuprinde terenuri de diverse categorii, dintre care solul fertil este de o importanță capitală.

Stratul de suprafață al litosferei, în care se realizează interacțiunea materiei vii cu mineralele (anorganice), este solul. Rămășițele organismelor după descompunere trec în humus (partea fertilă a solului). Părțile constitutive ale solului sunt mineralele, materia organică, organismele vii, apa, gazele.

Elementele predominante ale compoziției chimice a litosferei: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.