Рождение земли. Строение и состав современной земли

1. ЭВОЛЮЦИЯ ЗЕМЛИ

Цель курса – совместное
рассмотрение современных
материалов об эволюции земных
оболочек и Земли в целом на
протяжении всей земной истории
(4,6 млрд.лет) и подведение итогов
общегеологического образования
на уровне, обеспеченном ранее
полученными знаниями в области
геотектоники, физики и химии
Земли, петрологии и
седиментологии.
Содержание курса:
проф. АПЛОНОВ Сергей
Витальевич
проф. ХУДОЛЕЙ Андрей
Константинович
1. Рождение Земли. Внутреннее строение и состав
современной Земли
2. Теория тектоники плит
3. Континентальные рифты и пассивные окраины
4. Спрединг океанского дна
5. Эволюция океанского гидротермального
рудообразования
6. Основные аспекты эволюции биосферы
7. Crust and ore forming processes through geological time
8. Островные дуги и активные континентальные окраины
9. Коллизионные орогены и формирование
континентальной коры
10. История земных оболочек
11. Энергетика и история Земли

2.

Литература:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Теркот Д., Шуберт Дж. Геодинамика: геологические
приложения физики сплошных сред (в 2-х частях). М.:Мир, 1985
Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Натапов Л.М. Тектоника
литосферных плит территории СССР (в 2-х томах).М.:Недра,1990
Хаин В.Е., Ломизе М.Г. Геотектоника с основами
геодинамики.- М.: изд-во МГУ, 2005 (2-е издание)
Хаин В.Е. Тектоника континентов и океанов (год 2000). –
М.:Научный мир, 2001
Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Развитие Земли. – М.:изд-во
МГУ, 2002
Лобковский Л.И., Никишин А.М., Хаин В.Е. Современные
проблемы геотектоники и геодинамики. – М.:Научный мир,
2004

3.

РОЖДЕНИЕ
ЗЕМЛИ

4. Масштабность Вселенной 1 св.год = 10000 млрд км 1 а.е. = 150 млн км (расстояние от Земли до Солнца)

Наша Галактика:
около 100 млрд
звезд
Местная группа
Галактик:
24 члена
Скопления Галактик:
малые (до 100
членов)
средние (100500 членов)
большие (более
500 членов)

5. Образование Вселенной (Большой Взрыв) 15-20 млрд лет назад

До Большого
Взрыва:
сингулярное
состояние вещества
∆х→0 → T→
После Большого
Взрыва:
10-6c (T=1013 С):
образование
протовещества –
протоны (p+),
нейтроны (n), фотоны
( ), электроны (e-) и
позитроны (e+)
1-10c (T=1010 С) :
реакция p++e-→ n+ ,
аннигиляция e- +e+
10-300c (T=109 С):
синтез первых
элементов H1 и He2

6. Эволюция Вселенной

300000 лет:
первичное
структурирование
Вселенной (до B5)
Эволюция звезд:
Термоядерное горение
C6 – Fe26
Захват медленных
нейтронов
Co27 – Bi83
Взрывы Сверхновых
быстрые нейтроны
тяжелые элементы

7. Крабовидная туманность – расширяющееся облако вещества, выброшенного при взрыве Сверхновой. Диаметр – около 12 световых лет, расстояние -

Крабовидная туманность – расширяющееся облако вещества,
выброшенного при взрыве Сверхновой.
Диаметр – около 12 световых лет, расстояние - около 6500 св.лет
(созвездие Тельца)

8. Образование Солнечной системы около 5 млрд лет назад

Протосолнечное газопылевое облако
Коллапс (взрыв
близкой Сверхновой?)
Отделение твердых
частиц от газа
Образование
планетезималей
Первичная
дифференциация
Состав:
70% H
28% He
2% - более тяжелые
элементы
Масса:
99,87% - Солнце
0,13% - все остальные
объекты (0,1% Юпитер)

9.

До 2006 года в состав Солнечной системы включали:
9 крупных планет, 7 из которых имеют спутники;
спутники планет (всего – 67);
астероиды (более 2000, самый крупный – Церера с радиусом 480 км);
кометы

10.

Общие характеристики Солнечной системы:
Все планеты и астероиды обращаются вокруг Солнца в одном направлении,
совпадающим с направлением вращения Солнца
Плоскости орбит планет и большинства астероидов совпадают (исключение – Плутон)
Ось вращения Солнца перпендикулярна осредненной плоскости орбит планет
Большинство планет вращается вокруг своих осей в том же направлении, что и
Солнечная система в целом (исключения – Венера, Уран и Плутон)

11.

В 2006 году Международный астрономический союз (МАС, IAU)
принял новую классификацию объектов Солнечной системы:
самый удаленный (40 а.е.), мелкий (радиус 1200 км) и
«эксцентричный» Плутон исключен из класса планет;
введен новый класс объектов – карликовые планеты (dwarf planets),
пока их три, но появляются новые (транснептуновые) объекты

12. Размеры планет

13.

14.

15. Массы планет (крупных и карликовых) – в сумме 0,13% от массы Солнца

Марс
0,055
0,95
1,00
0,107
Церера (пояс астероидов)
0,00015
Юпитер
Нептун
317,7
95,2
14,5
17,1
Плутон (пояс Койпера)
0,0022
Эрис(«разбросанный диск»)
0,005
Меркурий
Венера
Земля
Сатурн
Уран

16. Меркурий

17. Венера

18. Земля

19. Марс

20. Астероиды

21. Юпитер

22. Сатурн

23. Уран

24. Нептун

25. Карликовые планеты в поясе Койпера и «разбросанном диске» в сравнении со спутниками крупных планет

26. Кометы

27. Комета МакНота над Краковом (13.01.2007)

28. Химическая дифференциация Земли

29.

СТРОЕНИЕ И
СОСТАВ
ЗЕМЛИ

30. Источники данных для определения состава глубинных оболочек Земли

• Глубинная геофизика (в основном –
сейсмология)
• Петрология (ксенолиты глубинных пород)
• Метеориты
• Термодинамическое моделирование

31.

32.

Оболочки:
A – кора
Раздел
Мохоровичича
B – подкоровая
мантия
A+B=литосфера
C – астеносфера
B+C=верхняя
мантия
D’ – нижняя
мантия
D’’ – переходная
зона
Раздел
Гутенберга
E – внешнее
ядро
G – внутреннее
ядро

33. Изменение основных физических параметров в недрах Земли

34. Массы основных оболочек твердой Земли

35. Типы земной коры

36. Состав земной коры

37. Отличия континентальной и океанской коры

Химический
состав
Мощность
Возраст

38. Состав мантии Земли

39. Фазовые переходы в мантии

40. Достоверная информация о мантии Земли

1.
2.
3.
4.
Недеплетированная мантия (за исключением верхних
нескольких десятков километров) имеет гомогенный состав,
подобный составу лерцолита (60% оливина + 30% пироксена
+шпинель+ гранат + плагиоклаз)
Верхняя часть мантии под раздвигающимися срединноокеанскими хребтами деплетировна в результате частичного
плавления (80% оливина + 20% пироксена ); остаточная порода
– дунит (100% оливина)
Частичное плавление верхней мантии обусловлено
присутствием свободной воды на глубинах до 400 км
Фазовые переходы в мантии обусловлены увеличением
давления с глубиной (400 км – оливин принимает структуру
шпинели, пироксен – граната; 670 км – шпинель и гранат
принимают структуры ильменита и перовскита), без изменения
химического состава

41.

42.

Ядро состоит из однородного вещества,
температура плавления которого
(сплошная линия) возрастает с глубиной
быстрее, чем действительная температура
(пунктирная линия)
Для генерации магнитного поля Земли
температура должна возрастать по
адиабатическому закону (линия А);
противоречие с сейсмологическими
данными
Внутреннее и внешнее ядро имеют
несколько различный состав и разные
температуры плавления

43. Состав ядра Земли

44. Достоверная информация о ядре Земли

1.
2.
3.
Основной элемент в ядре Земли – Fe (плотность,
распространенность, проводимость)
Во внешнем ядре земли необходимо допустить интенсивную
конвекцию (вариации магнитного поля Земли)
Внутреннее ядро – сплав Fe и Ni, внешнее – смесь Fe и S
(плотность, температура плавления при высоких давлениях)