Способ позволяет изучать недра земли

Как изучают недра Земли

С давних пор геологи изучают обнажения, т. е. места, где видны коренные горные породы – камень, глина, песок и т. д. (например, обрывы). Где обнажений мало или их нет вовсе, роют шурфы (ямы) и канавы. В некоторых местах пробуривают скважины глубиной в сотни метров и более и вынимают куски породы, которую бурят. Так составляется сплошная колонка пройденных скважиной горных пород.

Горные породы обычно залегают слоями, горизонтально или наклонно. Слои могут быть прямыми или изогнутыми. Изучив их расположение на некоторой территории, геолог мысленно определяет, как слои проходят под землей. Такой метод позволяет исследовать только верхнюю часть земной коры, самое большее до глубины в несколько километров, и притом лишь на суше.

Гораздо глубже проникнуть внутрь Земли помогает геофизика – наука, изучающая физические свойства и физическое состояние земного шара. Геофизика делится на физику атмосферы, физику моря и физику твердой Земли. Последнюю чаще называют просто физикой Земли, потому что слово «твердой» не совсем точно: сюда входит и физика земного ядра, внешняя часть которого жидкая. Физика Земли, в свою очередь, делится насейсмологию, гравиметрию, магнитометрию, электрометрию и геотермики.

Для познания глубоких недр Земли в наше время больше всего даетсейсмология – наука о землетрясениях. Землетрясение происходит оттого, что в каком-то небольшом пространстве внутри Земли – очаге землетрясения – возникает разрыв: одна часть горных пород внезапно соскальзывает, сдвигается относительно другой. При этом из очага расходятся упругие сейсмические волны двух видов: продольные, похожиена звуковые волны,— частицы вещества колеблются вперед-назад вдоль направления хода волны, поперечные, когда колебания происходят поперек хода волны. Продольные волны идут почти вдвое быстрее поперечных. Дойдя до поверхности Земли, эти сейсмические волны порождают на ней поверхностные волны, которые и производят разрушения при землетрясениях (см. ст. «Землетрясения»).

Вдали от эпицентра, т. е. места наибольшего сотрясения на поверхности Земли, землетрясение людьми не ощущается, но чувствительные приборы – сейсмографы, записывают на бумажной ленте колебания почвы. Сильные землетрясения записываются даже на другой стороне земного шара. По этим записям – сейсмограммам – удается установить путь упругой волны в толще Земли и ее скорость в каждой точке пути.

Дело это не простое. Скорость волны зависит от состава горной породы, от температуры и давления, под которым эта порода находится. Так же как волны света и звука, сейсмические волны могут отражаться и преломляться. Их пути в Земле обычно бывают искривлены. Между тем из сейсмограммы можно узнать лишь время прихода волны, ее период и амплитуду. Вдобавок сейсмограф, естественно, в одной записи регистрирует все волны: продольные, поперечные и поверхностные, преломленные и отраженные, причем они нередко накладываются друг на друга. Вычислить путь и скорость каждой волны нелегко. Поэтому сейсмология – очень интересная, но сложная наука.

Для небольших глубин (до нескольких десятков километров) используют методы сейсмической разведки и глубинного сейсмического зондирования. Землетрясение заменяют взрывом небольшого заряда, закопанного в землю или опущенного в воду. Преимущество такого способа в том, что время и место взрыва известны исследователю, а время толчка в очаге землетрясения и положение очага (в особенности глубину) вычисляют по сейсмограммам.

Гравиметрия изучает ускорение силы тяжести (обычно для краткости говорят просто «сила тяжести») в различных местах на Земле. Известно, что сила тяжести меньше всего на экваторе и постепенно возрастает к полюсам. Но на это правильное распределение накладываются очень небольшие местные отклонения – аномалии силы тяжести (гравитационные аномалии). Они происходят от неодинаковой плотности горных пород: над скоплениями тяжелых пород сила тяжести больше, над скоплениями легких пород – меньше. Чтобы обнаружить аномалию, силу тяжести надо измерить с точностью до одной миллионной доли измеряемой величины. В этом главная трудность.

Силу тяжести чаще всего измеряют с помощью гравиметров. Это, по существу, необыкновенно чувствительные и точные пружинные весы с постоянным грузом. Иногда ее определяют по периоду качания специально устроенного маятника, а в последнее время расположение главных аномалий на земном шаре устанавливают, наблюдая движение искусственных спутников Земли. Зная места аномалий, можно узнать, в каких районах находятся более легкие и более тяжелые массы в Земле. Но определить глубину залегания этих масс часто бывает весьма трудно.

Гравиметрические измерения и астрономические наблюдения, включая наблюдения искусственных спутников, позволяют также вычислить общую массу Земли, момент ее инерции и форму. Момент инерции – это физическая величина, которая для вращающегося тела имеет тот же смысл, что инерция для тела, движущегося прямолинейно. Чем больше инерция тела, тем труднее изменить скорость его прямолинейного движения. Точно так же, чем больше момент инерции, тем труднее изменить скорость вращения. Момент инерции Земли зависит от распределения плотности в Земле: чем меньше плотность ее наружной части и больше плотность центральной, тем меньше момент инерции (при заданной массе Земли).

Формой Земли называют форму поверхности морей и океанов, мысленно продолженную под материки. Именно от этой воображаемой поверхности отсчитывают высоту какой-нибудь точки на материке, когда говорят «высота над уровнем моря». Как уже говорилось выше (см. ст. «Как измерили Землю»), форма этой поверхности очень мало отличается от слегка сжатого, как бы сплющенного эллипсоида (эллипсоид получается при вращении эллипса вокруг его оси). Сплющенность земного эллипсоида невелика : его полярная ось, или ось вращения, короче экваториальной оси, т. е. диаметра экватора.

Магнитометрия изучает магнитное поле Земли (см. ст. «Земля – магнит»). Магнитные аномалии (нарушения) указывают на залежи пород, способных намагничиваться. Сильно намагничиваются некоторые железные руды, слабее – лавы вулканов и другие породы.

Электрометрия изучает электрические токи в Земле. Для разведки полезных ископаемых на исследуемой площади создают искусственно ток и, измеряя силу его в разных точках, определяют расположение пород с различной электропроводностью.

Для изучения более глубоких недр Земли используетсямагнитотеллурическое зондирование. Оно состоит в том, что наблюдают одновременно вариации (изменения) магнитного поля, порождаемые космическими причинами, и теллурические (земные) токи, возникающие в Земле как следствие этих вариаций благодаря индукции. Этот метод позволяет определить электропроводность вещества Земли на различных глубинах, вплоть до нескольких сотен километров. Электропроводность зависит от температуры, поэтому таким образом мы получаем некоторые сведения о температуре земных недр.

Вообще же изучением температуры и тепловых процессов в Земле занимается геотермика. Температуру измеряют специальными термометрами в буровых скважинах. Некоторое представление о состоянии земных недр получают, измеряя температуру горячих источников и вулканических лав. Установлено, что из недр Земли наружу все время идет поток тепла. Измерение этого потока в разных местах на Земле – важнейшая задача геотермики.

Источник

Тест по географии Литосфера для 6 класса

Тест по географии Литосфера для 6 класса с ответами. Тест включает 2 варианта. В каждом варианте 3 части. Часть А — 8 заданий, часть В — 2 задания, часть С — 3 задания.

1 вариант

A1. Что такое литосфера?

1) внешняя твердая оболочка Земли
2) водная оболочка Земли
3) воздушная оболочка Земли
4) ноосфера

А2. Заполните пропуск в предложении.

В материковой коре отсутствует … слой.

1) гранитный
2) осадочный
3) песчаный
4) базальтовый

А3. Какой способ позволяет изучать недра Земли?

1) бурение скважин
2) сейсмический
3) космический
4) все перечисленные ответы верны

А4. Какие породы по своему происхождению не относятся к осадочным?

1) обломочные
2) химические
3) органические
4) магматические

А5. С точки зрения происхождения лишним полезным ископаемым среди перечисленных является только:

1) соль
2) уголь
3) нефть
4) торф

А6. Укажите правильную последовательность образования горных пород.

1) песчаник ➔ кварцит
2) гранит ➔ мрамор
3) известняк ➔ гнейс
4) гранит ➔ кварцит

А7. Как называется прибор, с помощью которого фиксируют колебания земной коры?

1) нивелир
2) эхолот
3) сейсмограф
4) транспортир

А8. Как называется вертикальный канал, соединяющий очаг вулкана с поверхностью Земли?

1) жерло
2) магма
3) очаг
4) кратер

В1. Как называется участок земной поверхности, где наблюдаются подземные толчки наибольшей силы?

В2. Как называется участок земной поверхности, опущенный по линии разлома?

C1. Приведите доказательства существования медленных вертикальных движений земной коры.

С2. От чего зависит высота конуса вулкана?

С3. Почему извергаются гейзеры?

2 вариант

A1. Верхняя часть литосферы — это:

1) ядро
2) земная кора
3) верхняя мантия
4) нижняя мантия

А2. Укажите верное утверждение.

1) Мощность континентальной земной коры такая же, как и океанической.
2) Мощность континентальной земной коры меньше океанической.
3) Мощность континентальной земной коры больше океанической.
4) Океанической земной коры не существует.

А3. Какой слой, кроме осадочного, содержит океаническая кора?

1) гранитный
2) торфяной
3) базальтовый
4) песчаный

А4. Укажите лишнюю группу пород.

1) магматические
2) осадочные
3) обломочные
4) метаморфические

А5. Укажите горную породу магматического происхождения.

1) гранит
2) мрамор
3) песок
4) кварцит

А6. В каких горных породах содержатся остатки растений и животных?

1) в магматических
2) в метаморфических
3) в осадочных
4) в обломочных

А7. Разрывы и смещения горных пород происходят в:

1) очаге землетрясения
2) эпицентре землетрясения
3) кратере
4) ядре

А8. Укажите верное утверждение.

1) Горные районы испытывают поднятия, скорость которых больше скорости поднятия равнин.
2) Скандинавский полуостров опускается примерно на 10 см в год.
3) Территория Нидерландов постоянно поднимается.
4) Венеция расположена в сейсмически активном районе.

B1. Как называется участок земной поверхности, поднятый по линии разлома?

В2. Как называются районы планеты, где наблюдается наиболее активное движение земной коры?

C1. В чем отличие магмы от лавы?

С2. Какие вулканы называют потухшими?

С3. Почему районы распространения гейзеров и вулканов совпадают?

Ответы на тест по географии Литосфера для 6 класса
1 вариант
А1-1
А2-3
А3-4
А4-4
А5-1
А6-1
А7-3
А8-1
В1. Эпицентр
В2. Грабен
С1. На территории Восточно-Европейской равнины находят отпечатки древних морских моллюсков, значит, когда-то эта территория была дном моря. Государство Нидерланды опускается, уже 1/3 часть страны находится ниже уровня океана. Шведские рыбаки, чтобы выйти к берегу Балтийского моря, вынуждены проходить несколько километров. Северный берег Балтики поднимается, и рыбацкие поселки удаляются от берега.
С2. Oт количества извержений и качества лавы (жидкая лава разливается широко, и высокий конус не образуется).
С3. В районах извержения вулканов магма нагревает подземные воды. Вода накапливается в подземном резервуаре, и после его заполнения гейзер фонтанирует.
2 вариант
А1-2
А2-3
А3-3
А4-3
А5-1
А6-3
А7-1
А8-1
В1. Горст
В2. Сейсмические пояса
С1. Магма находится внутри конуса вулкана, она насыщена газами, а лава вытекает по склону вулкана.
С2. Потухшими считаются те вулканы, об извержении которых нет сведений в течение многих тысяч лет.
С3. Воду гейзеров нагревает магма вулканов.

Источник

Методы изучения глубинного строения земли

Рассмотрим сначала методы и источники информации о глу­бинном строении Земли.

Бурение

Всем хорошо известны эти методы, однако далеко не все представляют их возможности и масштабы. Скважины глу­биной 3—7 км считаются глубокими, более 7 км — сверхглубокими. Практически все они пробурены в научных целях. Самая глубокая в мире Кольская сверхглубокая скважина глубиной 12 262 м была пробурена в Советском Союзе. Бурение было начато в 1970 г., пре­рывалось из-за аварий и прекращено в 1992 г. Первоначально пред­полагалось пробурить 15 км.

Бурение глубоких скважин — очень дорогое и продолжительное мероприятие. Бурение в научных целях усложняется необходи­мостью постоянного отбора образцов пород, поэтому оно под силу только богатым странам с развитой экономикой.

В мире сооружается довольно много (сотни в год) менее глу­боких (от сотен метров до нескольких километров), но тоже до­вольно значительных скважин для поиска и добычи нефти, газа и других полезных ископаемых. В год сооружаются многие тысячи скважин для водоснабжения и изысканий. Изыскательские сква­жины имеют целью изучение разреза и отбор образцов для проек­тирования и строительства. Их глубина — от нескольких метров до нескольких десятков метров. Любые скважины весьма полезны для изучения глубинного строения Земли, особенно тем, что поз­воляют непосредственно получать образцы пород, но одного бу­рения явно недостаточно.

Горные выработки — шахты и карьеры. Они дают очень много полезной информации, горные породы в них доступны для непосредственного наблюдения и изучения, но их глубина обычно со­ставляет десятки-сотни метров и редко превышает 1 км.

Схема Кольской сверхглубокой скважины

0-7 км, PR — вулканические породы(диабазы) песчаники, доломиты ; после 7 км, AR — гнейсы, амфиболиты, стволы скважины разошлись на 300м.

Обнажения горных пород на склонах

Обнажением называется участок выхода на поверхность геологического тела, перекрытого в других местах вышележащими породами.

При необходимости площадь обнажения можно увеличить, сделав расчистку. Обнажения позволяют подробно изучить горные породы, но глубина, на которую при этом можно заглянуть, опре­деляется глубиной эрозионного вреза и лишь в редчайших случаях превышает 1 км.

Геофизические методы

Геофи­зика — раздел геологии, основанный на изучении физических свойств горных пород, геологических тел и Земли в целом. Геофизика имеет несколько направлений, весьма эффективных при поиске полезных ископаемых, — это электроразведка, магнитораз­ведка, радиоразведка, гравиметрия, каротаж скважин и др. Методы являются косвенными, так как измеряются только физические па­раметры, а конкретные образцы горных пород на поверхность не извлекаются. При изучении глубинного строения Земли основ­ным является вклад сейсморазведки. Глубинность методов состав­ляет сотни и тысячи километров. Вкратце поясним суть сейсмичес­ких методов.

Обнажения пород на склоне

2 и 3 — открытые для наблюдения пласты; для изучения пластов 1, 4 и 5 требуются расчистки

Если на поверхности Земли произвести взрыв или просто сильный механический удар, внутри геологической среды воз­никнет сейсмическая волна, которая будет распространяться в глубь горных пород. При достижении геологических границ, где одна порода сменяет другую, сейсмическая волна частично про­ходит дальше и частично отражается от каждой геологической гра­ницы и возвращается на поверхность.

Если поставить соответствующее оборудование и измерить время, через которое сейсмическая волна вернется на поверхность, то, зная скорость прохождения сейсмической волны через горные породы различного состава, можно вычислить глубину залегания геологической границы. Зная положение геологических границ, можно вычислить скорости прохождения сейсмических волн через породы различного состава.

За счет различных приемов удается определить положение не одной, а многих геологических границ, в том числе и очень глу­боко залегающих, совершенно недоступных, например, для бу­рения. В целом разрез расчленяется на основе выделения пластов с различной скоростью прохождения сейсмических волн. Критерием правильности сейсмических методов является их эффектив­ность при поиске нефтегазовых и других месторождений.

Схема сейсмических методов в геофизике

Приводимые в последующих главах схемы строения Земли и земной коры построены на основе сейсмических методов. Геофи­зические работы намного дешевле бурения, они выполняются быстрее, поэтому на практике те и другие работы обычно применя­ются в комплексе, дополняя друг друга. Полагают, что выводы, сде­ланные только на основе геофизических поисков, не могут счи­таться окончательно подтвержденными, однако для построений, касающихся глубин более 10 км, сейсмические источники явля­ются единственными.

Магматические породы и современная магма

Считается, что магма приходит с глубин в сотни километров, однако не следует считать, что она точно представляет состав находящегося там ве­щества.

Залегание магматических пород

При движении вверх магма расплавляет находящиеся на ее пути породы, из-за этого сильно изменяется ее состав, поэтому сообра­жения о ее начальном составе могут быть лишь примерными, од­нако полученные геологические данные безусловно используются в практике.

Тектонически поднятый блок земной коры (на рисунке справа)

слой 5 показывает амплитуду поднятия

На рисунке показано залегание горных пород и поднятый по разлому тектонический блок. Амплитуда таких поднятий может составлять километры. В земной коре имеются регионы с по­добным блоковым строением, сложенные очень древними поро­дами и практически не перекрытые сверху более молодыми образо­ваниями.

Космические данные

Материал горных пород, находящийся на глубинах, превышающих глубинность бурения или амплитуду поднятия блоков земной коры, недоступен для конкретного иссле­дования. Стремясь как-то оценить химический состав Земли, гео­логи обращаются к; данным о составе метеоритов, лунного грунта и планет земной группы.

Итак, при изучении строения Земли на глубины (несколько ки­лометров) используются различные источники информации, но чем больше глубина, тем информации становится меньше. Для глубин примерно от 10 км до центра Земли единственный источник информации — сейсмические данные геофизики. Иллюстрация внутреннего строения Земли представлена на рисунке ниже.

Как можно видеть в ее строении выделяется несколько внут­ренних оболочек, называемых геосферами — земная кора, верхняя и нижняя мантия, внешнее и внутреннее ядро.

Источник