Przedstaw budowę litosfey i budowę wnętrza ziemi

Bezpośredni dostęp człowieka w głąb Ziemi jest niemożliwy ze względu na ciśnienie i temperaturę wzrastającą wraz z głębokością. Temperatura wnętrza planety wynosi prawdopodobnie około 4500 C, a ciśnienie około kilku milionów atmosfer. Z tego względu nie metody wiertnicze, lecz badania geofizyczne dostarczają informacji o budowie wnętrza Ziemi.
Wnętrze kuli ziemskiej budują 3 geosfery różniące się składem i cechami fizycznymi. Są to – licząc od powierzchni – skorupa, płaszcz i jądro. Są one porozdzielane wyraźnymi powierzchniami nieciągłości, które można wykryć metodami sejsmicznymi.


Skorupa to cienka (stanowiąca przeciętnie zaledwie 0,5% promienia Ziemi), najbardziej zewnętrzna warstwa, zbudowana ze stosunkowo lekkich skał. Wyróżniamy 2 podstawowe typy skorupy – kontynentalną i oceaniczną – różniące się grubością i składem.
Skorupa kontynentalna jest gruba, ma zwykle 35–40 km, a pod wysokimi młodymi górami (jak Himalaje, Kaukaz, Alpy) grubość ta wzrasta do 70, a nawet do 90 km, zaś w wyniku rozciągania lub podgrzewania może spadać do 15–25 km. Średnia gęstość skorupy kontynentalnej wynosi 2,8 g/cm3. Zbudowana jest zwykle (od góry) z warstwy skał osadowych o grubości kilku, czasem kilkunastu km, podścielonej warstwą granitową (od kilka do 30 km), pod która leży warstwa bazaltowa (od kilku do 40 km). Skorupa kontynentalna jest stara, często ma bardzo złożona budowę geologiczną, zaburzoną w trakcie licznych dawnych faz górotwórczych.
Skorupa oceaniczna jest wielokrotnie cieńsza, może mieć zaledwie 6–12 km. Ma zwykle 3-warstwową budowę, a jej gęstość wzrasta ku dołowi i wynosi od 2,5 do 2,9–3,3 g/cm3. Zbudowana jest zwykle ze skał zbliżonych do bazaltów (bazalty, diabazy, gabra), często przykrytych pokrywą skał osadowych różnej grubości (do kilku km). Jest zwykle stosunkowo młoda – nie znamy starszej skorupy oceanicznej niż jurajska (135–200 mln. lat). Współcześnie obserwujemy jej powstawanie na grzbietach śródoceanicznych.
Lokalnie występuje skorupa typu przejściowego między kontynentalną a oceaniczną (subkontynentalna, suboceaniczna).
Powierzchnie nieciągłości to cienkie strefy w głębi Ziemi będące granicami ośrodków o różnych własnościach fizycznych, gdzie występuje skokowa zmiana gęstości. Wyróżniamy kilka powierzchni nieciągłości:
1. Conrada – pomiędzy warstwą granitową a bazaltową litosfery
2. Moho (Mohorovicica) – na głębokości od kilku do kilkudziesięciu km, pomiędzy skorupą a płaszczem,
3. Gutenberga – na głębokości ok. 2900 km, między płaszczem a jądrem,
4. Inge Lehman – na głębokości ok. 5100 km, między jądrem zewnętrznym a wewnętrznym.
warstwa granitowa
pow. nieciągłości Conrada
warstwa bazaltowa
pow. nieciągłości Moho
ASTENOSFERA 80 – 150 km
płaszcz górny
płaszcz dolny
pow. nieciągłości Gutenberga
jądro zewnętrzne 2900-5100 km
pow. nieciągłości Inge Lehman
jądro wewnętrzne >5100 km

Litosferą nazywamy wierzchnią część skorupy ziemskiej do głębokości około 60 km. Pierwotnymi i zarazem głównymi skałami z których zbudowana jest litosfera są skały magmowe. Z tych skał na powierzchni Ziemi, pod działaniem ciepła słonecznego, wody, lodowców, wiatrów, organizmów żywych i innych czynników, powstały skały osadowe, które stanowią zewnętrzny płaszcz skorupy ziemskiej sięgający maksymalnie do 20-30 km. Wpływ temperatury i ciśnienia towarzyszących zjawiskom tektonicznym może przeobrazić zarówno skały magmowe jak i osadowe w skały metamorficzne (przeobrażone).
W litosferze zgromadzone są skały najlżejsze, taki jak granity, gnejsy. Noszą one nazwę SIAL od występujących w przewadze pierwiastków Si i Al. Sały te pływają na podobieństwo kry lodowej w cięższej, plastycznej SIMIE (SIMA – od przeważających pierwiastków Si i Mg). Stan simy podobny jest do roztopionego asfaltu, a składa się ona z cięższych skał bazaltowych.

Płaszcz górny, sąsiadujący z litosferą, zbudowany jest w przewadze z żelaza, krzemu, magnezu oraz domieszek chromu (CROFESIMA). Średnia gęstość tej strefy wynosi około 4,0 g/cm2. Natomiast strefa zbliżona do jądra Ziemi – płaszcz dolny składa się z żelaza, krzemu, magnezu oraz domieszek niklu (NIFESIMA). Średnia jego gęstość waha się w granicach 5,0 – 6,6 g/cm2.

Jądro Ziemi zbudowane jest w około 90% z żelaza i w około 9% z niklu. Pozostałe pierwiastki w sumie występują w ilości nie większej niż 1%. Jądro Ziemi nazwane jest NIFE od przeważających pierwiastków. Dzieli się ono na jądro zewnętrzne i wewnętrzne, leżące poniżej 5100 km. Przypuszcza się, że jądro zewnętrzne jest w stanie ciekłym, natomiast jądro wewnętrzne ma właściwości ciała stałego.

Bezpośredniej obserwacji dostępna jest jedynie najbardziej powierzchniowa warstwa skorupy ziemskiej (a także dolna część atmosfery i hydrosfera). Budowa głębszych warstw Ziemi nie jest dokładnie poznana, a wiadomości jakimi dysponujemy na ten temat oparte są na hipotezach, gdyż bezpośrednie badania możliwe są tylko w warstwach powierzchniowych. Najgłębsze kopalnie świata mają zaledwie około 3670 m głębokości (są to kopalnie złota w Afryce Południowej), a najgłębsze wiercenia nie dochodzą do 10-12 km. Wgląd w głębsze warstwy Ziemi dają nam zjawiska tektoniczne. Pozwalają one wyrobić sobie pogląd na budowę skorupy ziemskiej do głębokości 15-20 km. Poniżej tej granicy możemy ją poznawać za pomocą rozchodzenia się fal sejsmicznych i na podstawie rozważań teoretycznych.
Przy obniżaniu się w głąb Ziemi obserwuje się stały wzrost temperatury. Badania przeprowadzone w szybach kopalnianych pozwoliły ustalić, że na każde 100 m głębokości w Europie wzrost temperatury wynosi 3C, czyli na każde 33 m temperatura podnosi się o 1C. W głębi Ziemi panuje wysokie ciśnienie. Na głębokości 1 km wynosi ono około 270 atmosfer (270 kg/cm2), a na głębokości 10 km ciśnienie wynosi około 2700 atmosfer. W środku Ziemi ciśnienie przekracza 3,5 miliona atmosfer.
Gęstość Ziemi wynosi średnio 5,52 g/cm2 ale nie jest ona jednakowa. Kształtuje się od 2,7 g/cm2 w litosferze do 9,5 -17 g/cm2 w jądrze Ziemi.

Procentowy udział poszczególnych pierwiastków w skorupie ziemskiej przedstawia się następująco:
Tlen (O) 46,46 %
Krzem (Si) 27,61 %
Glin (Al) 8,07 %
Żelazo (Fe) 5,06 %
Wapń (Ca) 3,64 %
Sód (Na) 2,75 %
Potas (K) 2,59 %
Magnez (Mg) 2,07 %
pozostałe 1,75 %
razem 100 %
Przy analizie składu chemicznego skorupy ziemskiej uderza ogromna różnica zawartości niektórych pierwiastków. Najbardziej rozpowszechnione pierwiastki występują w ilościach miliony i miliardy razy większych od pierwiastków najrzadszych.
74 % masy skorupy ziemskiej stanowią tylko dwa pierwiastki: tlen i krzem. Natomiast na 24 % składa się glin, żelazo, wapń, sód, potas i magnez. Oznacza to, że prawie 99 % skorupy ziemskiej zbudowane jest z jedynie z ośmiu pierwiastków . Najczęściej spotykane minerały to krzemiany, czyli związki najbardziej pospolitego tlenu i krzemu, często z dodatkiem któregoś z pozostałych sześciu wspomnianych pierwiastków. Do najczęściej spotykanych krzemianów należą kwarc, mika oraz grupa tzw. skaleni.
Jeżeli przeliczymy zawartość poszczególnych pierwiastków na minerały w których one występują, to otrzymamy, że w skorupie ziemskiej udział poszczególnych minerałów wynosi:
Skalenie 59,5 %
Pirokseny i amfibole 16,8 %
Kwarc 12,0 %
Miki 3,8 %
inne 7,9 %
razem 100 %



LITERATURA:
1. Barbara Modzelewska, Elżbieta Piełowska - „Podstawy geografii fizycznej i geologii dla kl. I i II L.O.”, Toruń 1998.
2. Encyklopedia....................
3. Materiały wykładowe z przedmiotu „Geologia z petrografią”, wydz. Kształtowania Środowiska i Rolnictwa, UWM 1997.