Земная кора в научном понимании представляет собой самую верхнюю и твердую геологическую часть оболочки нашей планеты.

Научные исследования позволяют изучить ее досконально. Этому способствуют многократные бурения скважин как на континентах, так и на океанском дне. Строение земли и земной коры на различных участках планеты отличаются и и по составу, и по характеристикам. Верхней границей земной коры является видимый рельеф, а нижней - зона разделения двух сред, которая также известна как поверхность Мохоровичича. Часто ее называют просто "граница М". Это наименование она получила благодаря хорватскому сейсмологу Мохоровичичу А. Он долгие годы наблюдал за скоростью сейсмических движений в зависимости от уровня глубины. В 1909 году он установил наличие разницы между земной корой и раскаленной мантией Земли. Граница М пролегает на том уровне, где скорость сейсмических волн повышается с 7.4 до 8.0 км/с.

Химический состав Земли

Изучая оболочки нашей планеты, ученые делали интересные и даже потрясающие выводы. Особенности строения земной коры делают ее схожей с такими же участками на Марсе и Венере. Более чем 90 % составляющих элементов ее представлены кислородом, кремнием, железом, алюминием, кальцием, калием, магнием, натрием. Сочетаясь между собой в различных комбинациях, они образуют однородные физические тела - минералы. Они могут войти в состав горных пород в разных концентрациях. Строение земной коры весьма неоднородно. Так, горные породы в обобщенном виде представляют собой агрегаты более-менее постоянного химического состава. Это самостоятельные геологические тела. Под ними понимается четко очерченная область земной коры, имеющая в своих границах одинаковое происхождение, возраст.

Горные породы по группам

1. Магматические. Название говорит само за себя. Они возникают из остывшей магмы, вытекающей из жерла древних вулканов. Строение этих пород напрямую зависит от скорости застывания лавы. Чем она больше, тем меньше кристаллы вещества. Гранит, например, сформировался в толще земной коры, а базальт появился в результате постепенного излияния магмы на ее поверхность. Многообразие таких пород довольно велико. Рассматривая строение земной коры, мы видим, что она состоит из магматических минералов на 60 %.

2. Осадочные. Это породы, которые стали результатом постепенного отложения на суше и дне океана обломков тех или иных минералов. Это могут быть как рыхлые компоненты (песок, галька), сцементированные (песчаник), остатки микроорганизмов (каменный уголь, известняк), продукты химических реакций (калийная соль). Они составляют до 75 % всей земной коры на материках.
По физиологическому способу образования осадочные породы делятся на:

• Обломочные. Это остатки различных горных пород. Они разрушались под воздействием природных факторов (землетрясение, тайфун, цунами). К ним можно отнести песок, гальку, гравий, щебень, глину.
• Химические. Они постепенно образуются из водных растворов тех или иных минеральных веществ (соли).
• Органические или биогенные. Состоят из останков животных или растений. Это горючие сланцы, газ, нефть, уголь, известняк, фосфориты, мел.

3. Метаморфические породы. В них могут превращаться другие компоненты. Это происходит под воздействием изменяющейся температуры, большого давления, растворов или газов. Например, из известняка можно получить мрамор, из гранита - гнейс, из песка - кварцит.

Минералы и горные породы, которые человечество активно использует в своей жизнедеятельности, называются полезными ископаемыми. Что они собой представляют?

Это природные минеральные образования, которые влияют на строение земли и земной коры. Они могут использоваться в сельском хозяйстве и промышленности как в естественном виде, так и подвергаясь переработке.

Виды полезных минералов. Их классификация

В зависимости от физического состояния и агрегации, полезные ископаемые можно разделить на категории:

1. Твердые (руда, мрамор, уголь).
2. Жидкие (минеральная вода, нефть).
3. Газообразные (метан).

Характеристики отдельных видов полезных ископаемых

По составу и особенностям применения различают:

1. Горючие (уголь, нефть, газ).
2. Рудные. Они включают радиоактивные (радий, уран) и благородные металлы (серебро, золото, платина). Есть руды черных (железо, марганец, хром) и цветных металлов (медь, олово, цинк, алюминий).
3. Нерудные полезные ископаемые играют существенную роль в таком понятии, как строение земной коры. География их обширна. Это неметаллические и негорючие горные породы. Это строительные материалы (песок, гравий, глина) и химические вещества (сера, фосфаты, калийные соли). Отдельный раздел посвящен драгоценным и поделочным камням.

Распределение полезных ископаемых по нашей планете напрямую зависит от внешних факторов и геологических закономерностей.

Так, топливные полезные ископаемые в первую очередь добываются в нефтегазоносных и угольных бассейнах. Они имеют осадочное происхождение и формируются на осадочных чехлах платформ. Нефть и уголь крайне редко залегают вместе.

Рудные полезные ископаемые чаще всего соответствуют фундаменту, выступам и складчатым областям платформенных плит. В таких местах они могут создавать огромные по протяженности пояса.

Ядро

Земная оболочка, как известно, многослойна. Ядро располагается в самом центре, а его радиус приблизительно равен 3 500 км. Его температура гораздо выше, чем у Солнца и составляет около 10000 К. Точных данных о химическом составе ядра не получено, но предположительно оно состоит из никеля и железа.

Внешнее ядро находится в расплавленном состоянии и имеет еще большую мощность, чем внутреннее. Последнее подвергается колоссальному давлению. Вещества, из которых оно состоит, находятся в постоянном твердом состоянии.

Мантия

Геосфера Земли окружает ядро и составляет около 83 процентов от всей оболочки нашей планеты. Нижняя граница мантии находится на огромной глубине почти 3000 км. Данную оболочку принято условно разделять на менее пластичную и плотную верхнюю часть (именно из нее образуется магма) и на нижнюю кристаллическую, ширина которой составляет 2000 километров.

Состав и строение земной коры

Для того чтобы говорить о том, какие элементы входят в состав литосферы, нужно дать некоторые понятия.

Земная кора - это самая внешняя оболочка литосферы. Ее плотность меньше в два раза по сравнению со средней плотностью планеты.

От мантии земная кора отделена границей М, о которой уже говорилось выше. Так как процессы, происходящие на обоих участках, взаимно влияют друг на друга, их симбиоз принято называть литосферой. Это означает "каменная оболочка". Ее мощность колеблется в пределах 50-200 километров.

Ниже литосферы расположена астеносфера, которая обладает менее плотной и вязкой консистенцией. Ее температура составляет около 1200 градусов. Уникальной особенностью астеносферы является возможность нарушать свои границы и проникать в литосферу. Она является источником вулканизма. Здесь находятся расплавленные очаги магмы, которая внедряется в земную кору и изливается на поверхность. Изучая эти процессы, ученые смогли сделать много удивительных открытий. Именно так изучалось строение земной коры. Литосфера была сформирована много тысяч лет назад, но и сейчас в ней происходят активные процессы.

Структурные элементы земной коры

По сравнению с мантией и ядром, литосфера - это жесткий, тонкий и очень хрупкий слой. Она сложена из комбинации веществ, в составе которых на сегодняшний день обнаружено более 90 химических элементов. Они распределены неоднородно. 98 процентов массы земной коры приходится на семь составляющих. Это кислород, железо, кальций, алюминий, калий, натрий и магний. Возраст самых древних пород и минералов составляет более 4.5 миллиардов лет.

Изучая внутреннее строение земной коры, можно выделить различные минералы.
Минерал - сравнительно однородное вещество, которое может находиться как внутри, так и на поверхности литосферы. Это кварц, гипс, тальк и т.д. Горные породы слагаются из одного или нескольких минералов.

Процессы, формирующие земную кору

Строение океанической земной коры

Данная часть литосферы преимущественно состоит из базальтовых пород. Строение океанической земной коры изучено не так досконально, как континентальное. Теория тектонических плит объясняет, что океаническая земная кора является относительно молодой, а самые ее последние участки можно датировать поздней юрой.
Ее толщина практически не изменяется со временем, так как она определяется количеством расплавов, выделяющихся из мантии в зоне срединно-океанических хребтов. На нее существенно влияет глубина осадочных слоев на дне океана. В наиболее объемных участках она составляет от 5 до 10 километров. Данный вид земной оболочки относится к океанической литосфере.

Континентальная кора

Литосфера взаимодействует с атмосферой, гидросферой и биосферой. В процессе синтеза они образуют самую сложную и реакционно активную оболочку Земли. Именно в тектоносфере происходят процессы, изменяющие состав и строение этих оболочек.
Литосфера на земной поверхности не однородна. Она имеет несколько слоев.

1. Осадочный. Он в основном образуется горными породами. Здесь преобладают глины и сланцы, а также широко распространены карбонатные, вулканогенные и песчаные породы. В осадочных слоях можно встретить такие полезные ископаемые, как газ, нефть и каменный уголь. Все они имеют органическое происхождение.
2. Гранитный слой. Он состоит из магматических и метаморфических пород, которые наиболее близки по своей природе к граниту. Этот слой встречается далеко не везде, наиболее ярко он выражен на континентах. Здесь его глубина может составлять десятки километров.
3. Базальтовый слой образуют породы, близкие к одноименному минералу. Он более плотный, чем гранит.

Глубина и изменение температуры земной коры

Поверхностный слой прогревается солнечным теплом. Это гелиометрическая оболочка. Она испытывает сезонные колебания температуры. Средняя мощность слоя составляет около 30 м.

Ниже находится слой, еще более тонкий и хрупкий. Его температура постоянна и приблизительно равна среднегодовой, характерной для этой области планеты. В зависимости от континентального климата глубина этого слоя увеличивается.
Еще глубже в земной коре находится еще один уровень. Это геотермический слой. Строение земной коры предусматривает его наличие, а его температура определяется внутренним теплом Земли и возрастает с глубиной.

Повышение температуры происходит за счет распада радиоактивных веществ, которые входят в состав горных пород. В первую очередь это радий и уран.

Геометрический градиент - величина нарастания температуры в зависимости от степени увеличения глубины слоев. Этот параметр зависит от разных факторов. Строение и типы земной коры влияют на него, так же как и состав горных пород, уровень и условия их залегания.

Тепло земной коры является важным энергетическим источником. Его изучение очень актуально на сегодняшний день.

В 80-х годах прошлого столетия американский ученый Кларк задался целью определить средний химический состав земной коры. Для этого он собрал все химические анализы известных в его время горных пород и вывел из них среднее. Конечно, Кларк знал, что различные горные породы, рыхлые и мягкие, подобные песку или глине, и твердые, вроде гранита или базальта, распространены на поверхности Земли весьма неравномерно: некоторые горные породы слагают большие участки земной поверхности, другие же встречаются редко и только в виде маленьких пятен. Например, больше половины площади Канады, почти вся Швеция и вся Финляндия покрыты сплошными выходами на земную поверхность гранитов. Огромные площади слагают граниты и сходные с ними горные породы в Африке, Южной Америке, Индии, Австралии и в других местах. В то же время существуют такие горные породы (например, щелочные, содержащие повышенные количества калия или натрия), которые можно найти на поверхности Земли лишь в виде отдельных мелких пятен, общая площадь которых для всех материков не превысит нескольких сотен тысяч квадратных километров.

Но Кларк, делая свои подсчеты, исходил из предположения, что чем чаще та или иная горная порода встречается на земной поверхности, тем больше образцов ее подвергалось химическому анализу и что поэтому относительное число химических анализов для каждой горной породы достаточно хорошо отражает относительную распространенность пород на поверхности.

Впоследствии многие ученые указывали на то, что это смелое предположение Кларка не может считаться правильным: некоторые наиболее редкие горные породы подвергались химическим исследованиям непропорционально часто именно потому, что из-за своей редкости и необычности они больше привлекали внимание геологов. Как показали более поздние исследования, данные, полученные Кларком, как средние из 6000 анализов, для наиболее распространенных химических элементов оказались все же близкими к истине. Величины же, которые он получил для менее распространенных элементов, в дальнейшем были значительно изменены. Чтобы отметить заслугу Кларка, впервые познакомившего нас, хотя бы приблизительно, с общим химическим составом земной поверхности, ученые условились называть процентное содержание элемента в земной коре «кларком» этого элемента. Таблица Кларка была опубликована в 1889 г.

Финский геолог Седерхольм сделал попытку вычислить средний химический состав земной коры, учитывая относительный размер площади, занимаемой каждой горной породой. Он не мог этого сделать для всего земного шара и ограничил свои подсчеты лишь территорией Финляндии. Расхождение с данными Кларка получилось довольно большим. Так, например, среднее содержание кремнезема (SiO 2) в горных породах Финляндии у Седерхольма получилось равным 67,70%, тогда как у Кларка среднее содержание кремнезема в породах всего мира было равно 60,58%. Напротив, содержание глинозема (Al 2 O 3), полуторной окиси железа (Fe 2 O 3), окисей кальция (CaO), магния (MgO), натрия (Na 2 O) оказалось значительно меньшим, чем это предполагал Кларк.

С тех пор многие крупные ученые занимались уточнением данных о химическом составе земной коры: за границей - Вашингтон, Фохт, И. и В. Ноддаки, Гольдшмидт, Гевеши и др., в нашей стране - В. И. Вернадский, А. Е. Ферсман, В. Г. Хлопин, А. П. Виноградов и др. Особенно точные таблицы кларков всех элементов были составлены советским академиком А. Е. Ферсманом.

В таблице приведено содержание (в весовых процентах) элементов, наиболее распространенных в земной коре. Их здесь всего 12; остальные 80 элементов образуют ничтожную долю веса земной коры.

Средний состав земной коры (по А. Е. Ферсману)

Весовые проценты

Действительно, если бы мы привели кларки всех элементов, то первое, что бросилось бы нам в глаза, это неравномерность их распространения. Количество кисло рода, наиболее распространенного элемента, достигает 49,13% (по весу), а протактиния всего 7∙10 -11 %. Самые распространенные элементы имеют кларки в миллиарды раз более высокие, чем наиболее редкие элементы. Эта неравномерность распространения химических элементов может быть иллюстрирована и по-другому. Если мы расположим элементы в порядке убывания их кларков, то увидим, что первые три элемента (кислород, кремний и алюминий) составляют по весу 82,58%, первые девять элементов составляют уже 98,13%, а первые двенадцать - 99,29%. То же самое можно выразить и графически.

Итак, мы видим, что земная кора по весу почти наполовину состоит из кислорода, приблизительно на четверть - из кремния, на тринадцатую часть - из алюминия, на двадцать четвертую часть - из железа и т. д. Принимая во внимание большие размеры атомов кислорода, можно сказать, что земная кора как из кирпичей построена из атомов кислорода и только в промежутках между ними, как бы цементируя их, расположены другие элементы.

По среднему содержанию элементов нетрудно рассчитать их абсолютные массы, содержащиеся в том или ином объеме, отвечающем по своему составу среднему составу земной коры. Так, можно определить, что в 1 км 3 горных пород будет в среднем содержаться: железа 130 ∙ 10 6 т, алюминия 230 ∙ 10 6 т, меди 260 000 т, олова 100 000 т и т. д.

Элементы, слагающие земную кору, находятся в разнообразных соединениях между собой. Эти соединения, образовавшиеся в результате природных процессов, называются минералами . Всего известно несколько тысяч минералов, но наибольшим распространением пользуются лишь несколько десятков их. Здесь мы опять видим такую же диспропорцию в распространении различных минералов, как и в распространении отдельных элементов.

Преобладание в земной коре кислорода, кремния и алюминия определяет то, что большая часть минералов относится к разряду силикатов и алюмосиликатов , т. е. является солями кремневых и алюмо — кремневых кислот. Кроме того, среди минералов распространены сульфиды, сульфаты и окислы.

Примером алюмокремневой кислоты (не существующей в свободном виде), служит соединение H 2 Al 2 Si 2 O 8 , или (если написать в форме комбинации окислов) H 2 O ∙ Al 2 O 3 ∙ 2SiO 2 . Среди кремневых кислот выделяют: ортокремневую кислоту H 4 SiO 4 , или 2H 2 O ∙ SiO 2 , и метакремневую кислоту H 2 SiO 3 , или H 2 O ∙ SiO 2 .

При замещении водорода алюмокремневой кислоты калием, натрием или кальцием получаются минералы, называемые полевыми шпатами . Примером полевого шпата является минерал ортоклаз, имеющий состав К 2 О ∙ Al 2 O 3 ∙ 6SiO 2 .

Водные алюмосиликаты образуют различные слюды , как светлые (содержащие калий или натрий), так и темные (с магнием и железом). Например, светлая слюда или мусковит имеет состав: К 2 О ∙ 3Al 2 O 3 ∙ 6SiO 2 ∙ 2H 2 O.

При замещении водорода кремневых кислот магнием железом и кальцием получаются темноцветные минералы - оливины , пироксены и амфиболы .

Статистика показывает, что наиболее распространены среди минералов в земной коре полевые шпаты (55,0%). Мета — и орто-силикаты образуют 15%, а кварц (SiO 2) - 12%. Среди других минералов относительно распространены слюды (3%) и магнетит (Fe 3 O 4) совместно с гематитом (Fe 2 O 3) (3%). Остальных минералов в составе земной коры значительно меньше. Большинство минералов имеет кристаллическое сложение.

Минералы в земной коре распределены не беспорядочно. Они группируются в некоторые естественные ассоциации, образующие так называемые горные породы . Породой является, например, гранит, характеризующийся определенной ассоциацией минералов, среди которых преобладают полевые шпаты, кварц, и слюды. Встречаются породы, состоящие почти или полностью из одного минерала. Таков, например, кварцит, состоящий почти целиком из кварца, или мрамор, сложенный почти исключительно одним кальцитом. Чаще, однако, в породе участвует несколько минералов, более или менее равномерно распространенных в ней в определенном количественном взаимоотношении.

Породы, слагающие земную кору, разделяются на группы в зависимости от их происхождения. В большей своей части земная кора сложена горными породами магматического происхождения , образовавшимися в результате внедрения в земную кору с глубины или излияния на поверхность и застывания расплавленных каменных масс. В эту группу входят многие горные породы: гранит, базальт, андезит, диорит и др.

На несколько процентов земная кора сложена осадочными горными породами , образовавшимися в результате осаждения и накопления минерального материала на поверхности Земли, преимущественно на дне морских бассейнов, но также на дне озер, речных потоков, в болотах и просто на поверхности суши.

Наконец, в земной коре распространены метаморфические горные породы , представляющие собой результат химического и физического изменения осадочных пород под влиянием высокой температуры и большого давления. Такие изменения осадочные горные породы претерпевают там, где они опустились на большую глубину при прогибании земной коры и, будучи погребены под тяжелыми толщами более поздних пород, оказались в зоне высоких температур и под большим давлением. Кроме того, метаморфические породы образуются в тех местах, где расплавленная магма внедряется в осадочные породы и воздействует на них своей температурой, а также химически.

Принадлежность горной породы к той или иной генетической группе кладет отпечаток на ее минералогический состав и внутреннее сложение.

Горные породы магматического происхождения в свою очередь делятся на породы внедрившиеся, или интрузивные, и породы, излившиеся, или эффузивные. Внедрившиеся горные породы представляют собой результат застывания расплавленного минерального вещества на той или иной глубине под поверхностью Земли. Мы можем их видеть только после того, как размывом будут уничтожены вышележащие горные породы и массив внедрившейся породы (так называемая интрузия) обнажится на поверхности. Внедрившиеся горные породы характеризуются, как правило, плотным крупнокристаллическим сложением, причем размеры кристаллов разных минералов обычно близки по своему размеру: от 0,2 до 1 см. Типичной горной породой этой группы является гранит - вообще наиболее распространенная порода среди внедрившихся.

Излившиеся горные породы, среди которых наиболее распространен базальт, характеризуются либо стекловатым, аморфным сложением, либо тонкокристаллическим, образовавшимся в результате раскристаллизации с течением времени вулканического стекла. Быстрое застывание после излияния на поверхность мешает образованию в излившихся породах крупных кристаллов.

По своему составу магматические горные породы, внедрившиеся и излившиеся, делятся на кислые, средние, основные и ультраосновные в зависимости от содержания в них кремнезема.

В кислых породах кремнезема более 65%, в средних - от 52 до 65 %, в основных - от 40 до 52 %, а в ультраосновных - меньше 40%. Интересно, что среди внедрившихся горных пород резко преобладает кислая порода - гранит, тогда как среди излившихся господствует основная порода базальт. Средние породы распространены относительно мало. Обычно выделяют также щелочные породы, обогащенные калием и натрием.

Осадочные горные породы разделяются обычно на три генетические группы: обломочные, органогенные и химические. Первые из них представляют собой продукты механического разрушения других пород, перемещения и переотложения их обломков. Иногда (например, в брекчиях и галечниках) мы имеем дело с накоплением крупных обломков, оставшихся угловатыми или подвергшихся окатыванию. В других случаях обломочная горная порода сложена мелкими обломками минералов, как в песчанике. Наконец, часто обломки минералов оказываются истертыми в крайне тонкую массу, образующую после своего переотложения водой глину. Минералогический состав обломочных пород зависит от состава исходной горной породы, а также от прочности отдельных минералов, от их сопротивляемости перетиранию и растворению во время переноса. Поскольку наиболее прочным минералом, из числа широко распространенных, является кварц, значительная часть обломочных пород состоит из крупных или мелких обломков кварца.

Органогенные осадочные породы образованы накоплением остатков организмов. Главную роль при этом играют скелеты организмов. У морских организмов они бывают преимущественно известковыми; это - раковины, членики, оболочки, иглы и т. л. Из накопления известковых скелетов организмов образуются известняки. Остатки некоторых организмов имеют иной состав: кремнистый, фосфатный, железистый и др. В соответствии с этим органогенные породы имеют различный состав, наряду с известняками встречаются кремнистые диатомиты и опоки, фосфориты и др.

К органогенным осадочным породам относятся также угли, горючие сланцы и нефть, представляющие собой продукты преобразования в земле остатков растительного и животного мягкого вещества.

Породы химические в своем образовании связаны преимущественно с химическим осаждением солей из водных растворов. Из насыщенных растворов, встречающихся в некоторых озерах и морских лагунах, выпадают поваренная соль, гипс, кальцит, сульфатные и хлорные соли магния, кальция, калия, а также различные соли сложного состава.

Метаморфические горные породы образуются при соприкосновении в земной коре осадочных горных пород с расплавленной магмой. Они возникают также в глубоких зонах земной коры, где повсеместно господствует высокая температура. Явлению метаморфизма способствует одновременное смятие горной породы или ее растрескивание под влиянием давления, действующего в земной коре. У метаморфических пород в зависимости от степени метаморфизма обнаруживается состав, промежуточный между осадочными и магматическими породами. При сильном нагревании осадочной породы и при воздействии на нее давления происходит прежде всего перекристаллизация породы. Аморфные составные части переходят в. кристаллическое состояние, мелкие кристаллы объединяются и укрупняются. Типичным примером является превращение известняка в мрамор - плотную крупнокристаллическую кальцитовую породу.

При перекристаллизации происходит перегруппировка некоторых ионов и образование новых соединений, ранее в осадочной породе отсутствовавших. Так, например, при метаморфизации известняка, содержащего примесь кварца (обычно в виде песчинок или в виде кремневых включений), нередко образуется минерал волластонит - силикат кальция (CaSiO 3).

Из магмы, действующей на осадочную породу, выделяются газы и жидкости, которые, проникая в окружающие породы, могут вызвать в них различные химические изменения. В этих условиях осадочная порода может, например, подвергнуться окварцеванию, т. е. пропитаться кварцем, когда газы или растворы приносят кремнезем.

Давление, развивающееся в земной коре под влиянием тектонических сил (см. ниже), сминает горные породы. В результате породы часто приобретают сланцеватое строение - разделяются на тонкие параллельные пластинки или плитки. Этот процесс обычно сопровождается образованием новых плоских минералов (слюды, хлорита и др.). Так образуются различные метаморфические сланцы.

Следует сказать несколько слов о рудных минералах. Так называются минералы, в которых содержание тех или иных металлов достаточно для практически выгодного их выделения. Железная руда - это минералы с достаточно высоким содержанием железа, молибденовая руда - минералы с достаточно высоким содержанием молибдена и т. д. Процентное содержание металла, требуемое, чтобы данный минерал считался рудой, чрезвычайно различно для разных металлов, а также для разных условий залегания их в земной коре. В некоторых случаях добыча производится там, где содержание нужного металла в руде измеряется небольшими долями процента, в других случаях нужны десятки процентов содержания металла, чтобы руда привлекла внимание геологов. Меняются требования к качеству руды и по мере того, как совершенствуется техника ее добычи и обогащения.

По своему химическому составу рудные минералы бывают весьма различны: многие из них принадлежат к группе сульфатов (например, реальгар HgS - руда ртути), другие являются окислами (например, гематит Fe 2 O 3 - руда железа), силикатами, карбонатами или имеют сложный состав.

Помимо химического состава рудных минералов, крайне важна концентрация большого числа их внутри того или иного объема горных пород. Если единичные рудные минералы рассеяны в большом объеме горной породы далеко друг от друга, то добыча таких минералов крайне невыгодна или просто невозможна. Другое дело, если они расположены тесно, густой массой, и их сравнительно нетрудно добыть в большом количестве, сооружая шахты и штольни. Скопления рудных минералов, которые выгодно разрабатывать, называются рудными месторождениями.

Скопления рудных минералов (рудные месторождения) образуются в земной коре разными способами. Многие из них возникают при подъеме с глубины магматических горных пород и сопровождающих их горячих водных растворов, другие сосредоточены в осадочных горных породах, третьи встречаются в породах метаморфических. В дальнейшем, при рассмотрении процессов, развивающихся в земной коре, мы кратко расскажем и об условиях образования рудных и других полезных ископаемых.

МОУ «СОШ п.Новопушкинское»

Сценарий урока по географии на тему:

«Из чего состоит земная кора»

Подготовила и провела:

Учитель географии

I квалификационной

2017г

Тема урока: Из чего состоит земная кора

Цель: Сформировать у учащихся представление о многообразии горных пород и полезных ископаемых.

Задачи:

1. Продолжить формирование представлений о строении земной коры,

2. Обеспечить усвоение учащимися знаний терминов: «полезные ископаемые», «горные породы», наиболее распространенных горных пород, полезные ископаемые Саратовской области, свойства горных пород и минералов.

3. Создать условия для развития речи, умений работать в группе, проводить аналогию между предметами и обозначающими их символами

4. Способствовать развитию товарищеских отношений и взаимопонимания при групповой работе.

Тип урока : изучение нового материала

Оборудование: коллекции горных пород и минералов, физическая карта полушарий,мультимедийная презентация, География.Начальный курс: 5 класс:учебник для учащихся общеобразовательных организаций/А.А. Летягин;под ред.В.П.Дронова.– М.: Вентана – Граф, 2016.

Ход урока:

I .Организационный момент (приветствие учащихся, проверка готовности к уроку, заполняют дневник погоды, таблицу фенолога).

II .Повторение.

Обучающиеся выполняют письменную проверку в «Дневнике географа-следопыта»(рисунок схемы вулкана).

Викторина:

1.Крупнейший массив земной коры (материк).

2.Как называется наша планета? (Земля)

3.Что бывает на небе после дождя? (Радуга)

4.Верхний слой земли, на котором растут растения? (почва)

5. Как называется линия до которой нельзя дойти? (горизонт)

6. Умение находить стороны горизонта? (ориентироваться)

7. Горя не знает, а горько плачет.(туча)

III . Целеполагание.

Что называется литосферой?

Из каких частей она состоит?

Какое строение имеют земная кора и мантия?

На экране в презентации учитель выводит минералы и горные породы.

Ребята, что вы видите на экране(ответы детей)

Изучая курс «Окружающий мир».вы узнали, что все природные объекты состоят из веществ. Приведите примеры веществ(ответы детей)

IV .Первичное освоение

- Сегодня на уроке мы познакомимся с разнообразием горных пород и минералов и узнаем о полезных ископаемых нашей области.

Найдите на стр.41 учебника, какие бывают горные породы по условиям образования(ответы детей)

По происхождению горные породы и минералы можно разделить на магматические, осадочные, метаморфические.(на слайде в презентации)

1.Самостоятельная работа по группам

1 группа. Стр 41-42 учебника

Магматические горные породы образовались в результате застывания магмы на поверхности и в глубине Земли.

Глубинные

Излившиеся

2 группа стр.42-43 учебника

Осадочные горные породы образовались на поверхности Земли в результате осаждения обломков горных пород в воде и на суше.

Осадочные обломочные горные породы

Осадочные химического происхождения

Органические осадочного происхождения (песчаники, известняки).

3 группа стр.43 учебника

Метаморфические горные породы – это любые породы, которые претерпели значительные изменения под действием высоких температур и давления.

Известняк – мрамор,

Песчаник – кварцит,

Гранит – гнейс

2.Практикум в малых группах с использованием коллекции горных пород и минералов «Свойства горных пород и минералов».

3.Горные породы и минералы Саратовской области (в презентации)

Нефть, газ, глина, песок, песчаник, фосфориты, торф, горючие сланцы, поваренная и калийная соль, золото. известняк, мел.

4.Закрепление материала :

Какие горные породы и минералы Саратовской области вы знаете?

Чем сложена земная кора?

На какие группы по происхождению делятся горные породы и минералы?

На какие группы делятся магматические горные породы?

На какие группы делятся осадочные горные породы?

Как образуются метаморфические горные породы?

V .Итог урока, выставление оценок.

VI . Рефлексия Поднимают смайлик с разным выражением лица, по которому понятно: понравился урок или нет.

VII .Домашнее задание: Параграф 8 ,составить кроссворд «Горные породы»

(не более 15 слов),стр45 зад 6,видеогеография, проект «Образование горных пород»

Приложение

Практикум в малых группах с использованием коллекции горных пород и минералов.«Свойства горных пород и минералов»

происхождение

цвет

блеск

прозрачность

твёрдость

Образование

Из чего состоит земная кора? Элементы земной коры

9 августа 2017

Земная кора - твердый поверхностный слой нашей планеты. Она образовалась миллиарды лет назад и постоянно изменяет свой вид под влиянием внешних и внутренних сил. Часть её скрыта под водой, другая - образует сушу. Земная кора состоит из различных химических веществ. Давайте узнаем из каких.

Поверхность планеты

Спустя сотни миллионов лет после возникновения Земли, её внешний слой из кипящих расплавленных пород начал остывать и образовал земную кору. Год от года поверхность изменялась. На ней появлялись трещины, горы, вулканы. Ветер сглаживал их, чтобы через время они появились вновь, но уже в других местах.

Благодаря внешним и внутренним процессам внешний твёрдый слой планеты неоднороден. С точки зрения структуры, можно выделить такие элементы земной коры:

• геосинклинали или складчатые области;
• платформы;
• краевые разломы и прогибы.

Платформы представляют собой обширные малоподвижные участки. Их верхний слой (до глубины в 3-4 км) покрывают осадочные породы, которые залегают горизонтальными слоями. Нижний уровень (фундамент) сильно смят. Он сложен метаморфозными породами и может содержать магматические вкрапления.

Геосинклинали - это тектонически активные участки, где происходят процессы горообразования. Они возникают в местах соединения океанического дна и материковой платформы, или в прогибе дна океана между материками.

Если горы образуются близко к границе платформы, могут возникать краевые разломы и прогибы. Они достигают до 17 километров в глубину и тянутся вдоль горного образования. Со временем здесь скапливаются осадочные породы и образуются месторождения полезных ископаемых (нефти, каменные и калийные соли и т. д.).

Состав коры

Масса коры составляет 2,8·1019 тонн. Это всего лишь 0,473 % от массы всей планеты. Содержание в ней веществ не такое разнообразное, как в мантии. Её формируют базальты, граниты и осадочные породы.

На 99,8 % земная кора состоит из восемнадцати элементов. На остальные приходится только 0,2 %. Самыми распространёнными являются кислород и кремний, которые составляют основное количество массы. Кроме них, кора богата алюминием, железом, калием, кальцием, натрием, углеродом, водородом, фосфором, хлором, азотом, фтором и т. д. Содержание этих веществ видно в таблице:

Название элемента
Кислород
Алюминий
Марганец

Редчайшим элементом считается астат - крайне неустойчивое и ядовитое вещество. К редким также относится теллур, индий, таллий. Часто они рассеяны и не содержат больших скоплений в одном месте.

Континентальная кора

Материковая или континентальная кора - это то, что мы обычно называем сушей. Она довольно стара и покрывает около 40 % всей планеты. Многие её участки достигают возраста от 2 до 4,4 миллиардов лет.

Материковая земная кора состоит из трёх слоёв. Сверху её покрывает прерывистый осадочный чехол. Породы в нем залегают слоями или пластами, так как формируются вследствие спрессовывания и уплотнения осадков солей или остатков микроорганизмов.

Нижний и более древний слой представлен гранитами и гнейсами. Они не всегда скрыты под осадочными породами. В некоторых местах они выходят на поверхность в виде кристаллических щитов.

Самый нижний слой состоит из метаморфических пород наподобии базальтов и гранулитов. Базальтовый слой может достигать 20-35 километров.

Океаническая кора

Часть земной коры, скрытая под водами Мирового океана, называется океанической. Она тоньше и моложе континентальной. По возрасту кора не достигает и двухсот миллионов лет, а её толщина составляет примерно 7 километров.

Материковая земная кора состоит из осадочных пород из глубоководных остатков. Ниже располагается базальтовый слой толщиной 5-6 километров. Под ним начинается мантия, представленная здесь в основном перидотитами и дунитами.

Каждые сто миллионов лет кора обновляется. Она поглощается в зонах субдукции и формируется вновь в области срединно-океанических хребтов, при помощи выходящих наружу минералов.

— комплекс высокоспециализированных клеток и тканей, располагающихся с внешней стороны от камбия и выполняющих защитную и проводящую функции. По проводящим элементам коры осуществляется транспорт питательных веществ, образующихся в листьях. Древесная кора защищает дерево от повреждения животными, дереворазрушающими насекомыми и организмами, вызывающими гниение.

Также предохраняет камбий от потери влаги. По строению и составу древесная кора существенно отличается от древесины (ксилемы). Особая роль зеленых частей дерева — листвы и хвои, связанная с обеспечением жизненных процессов в растениях, в том числе древесных, также приводит к определенным особенностям их химического состава и строения.

Строение древесной коры

Составляет значительную долю (от 6 до 25%) общего объема дерева, зависящую не только от древесной породы, но также от возраста дерева и условий роста. Чем больше диаметр ствола, тем больше древесной коры. С возрастом относительный объем древесной коры уменьшается. Ухудшение условий произрастания приводит к увеличению доли древесной коры.

Кора взрослого дерева состоит из двух частей, различающихся анатомическим строением и функциями: внутренней — луба, или флоэмы, и наружной — корки. Относительное содержание этих частей коры зависит не только от древесной породы, но варьируется между отдельными деревьями одного и того же вида и даже в пределах индивидуального дерева. Ткани луба проводят соки (растворы органических веществ) вниз по стволу и хранят резервные питательные вещества. Ткани корки обеспечивают защиту от внешних воздействий. Кора хвойных деревьев имеет более простое строение по сравнению с корой лиственных деревьев.

Строение древесной коры связано с образованием ее тканей из двух вторичных меристем — камбия и пробкового камбия (феллогена). При делении клеток камбия, наряду с образованием клеток ксилемы, появляются клетки луба (флоэмы), которые, подобно клеткам ксилемы, дифференцируются для выполнения различных функций. Во флоэме, как и в ксилеме, хотя и слабее, заметны кольца прироста шириной 0,1... 0,7 мм при ширине самого луба обычно в пределах 3... 10 мм.

В лубе (флоэме) присутствуют три типа клеток и соответствующих тканей: ситовидные элементы, образующие проводящие ткани; паренхимные клетки, составляющие запасающие ткани; склеренхимные клетки — механические ткани. При этом по сравнению с ксилемой более значительную долю составляют живые клетки.

Наиболее важная проводящая ткань луба состоит из ситовидных элементов — ситовидных клеток у хвойных деревьев и ситовидных трубок у лиственных. Ситовидные клетки — узкие длинные клетки, образующие продольные ряды и сообщающиеся между собой через пористые ситовидные поля в стенках клеток на их концах. Через мелкие многочисленные поры проходят цитоплазменные нити.

Проводящая система луба лиственных деревьев более совершенна. У них образуются из клеток члеников ситовидные трубки, сообщающиеся друг с другом через пористые (с более крупными порами) ситовидные пластинки на поперечных стенках. Таким образом, проводящие элементы луба хвойных деревьев напоминают ранние трахеиды, а у лиственных деревьев — сосуды, но в отличие от трахеид и сосудов ситовидные элементы содержат живой протопласт (в нем лишь разрушаются ядро и некоторые другие органоиды), и их стенки не лигнифицированы. Ситовидные элементы обычно отмирают к концу вегетационного периода и сплющиваются, а в следующем сезоне образуются новые элементы.

Второй вид тканей луба — лубяная (флоэмная) паренхима, выполняющая проводящие и запасающие функции и составляющая основную массу тканей луба. Паренхимные клетки с тонкими нелигнифицированными стенками образуют лубяные (флоэмные) лучи, являющиеся продолжением сердцевинных лучей ксилемы, и вертикальную лубяную паренхиму. В лубяных лучах некоторых пород (например, пихты) имеются горизонтальные смоляные ходы.

Механическую функцию выполняют склеренхимные клетки, к которым относятся лубяные волокна и склереиды. Лубяные волокна длинные клетки с за остренными концами и толстыми стенками, напоминающие волокна либриформа, но большей длины. Клеточные стенки у них обычно лигнифицированы, но в меньшей степени, чем у древесных волокон, а могут и не иметь лигнина. Содержание лубяных волокон очень сильно колеблется в зависимости от древесной породы. Как правило их меньше в лубе хвойных деревьев по сравнению с лиственными, но встречаются исключения.

У некоторых недревесных покрытосеменных растений (лен, рами) лубяные волокна имеют очень большую длину (несколько сантиметров, а у рами иногда до 50 см). Склереиды, главным образом каменистые клетки, — короткие широкие клетки, образующиеся из паренхимных клеток в результате утолщения клеточных стенок и значительной их лигнификации.

Содержание таких клеток выше в коре хвойных деревьев, чем у лиственных. Они и берут на себя опорную функцию. Форма склереид у разных древесных пород довольно разнообразна.

В древесной коре , как и в древесине, сначала возникают первичные ткани, а затем при делении клеток вторичных меристем — камбия и пробкового камбия — образуются вторичные ткани, которые впоследствии отмирают. Наружная часть древесной коры — корка — состоит в основном из мертвых тканей и поэтому физиологически не активна.

В начале роста дерева из первичной верхушечной меристемы, наряду с первичной боковой меристемой – прокамбисм образуются первичные покровные ткани эпидермис и расположенная под ним первичная древесная кора, состоящая из слоев колленхимы и паренхимы. У молодых деревьев и побегов эпидермис состоит из одного ряда клеток эпидермы, покрытого снаружи гидрофобным воскоподобным веществом кутином. Колленхима состоит из клеток с утолщенными нелигнифицированными стенками и выполняет опорную (механическую) функцию. Из прокамбия в результате деления его клеток формируются первичная флоэма и первичная ксилема.

К концу первого вегетационного периода начинается вторичный рост. Из прокамбия образуется вторичная боковая меристема — камбий, а из него, в свою очередь, вторичная ксилема и флоэма. Под эпидермой появляется тонкий слой пробкового камбия (феллогена), в результате деления клеток которого образуется новая ткань перидерма. Эпидермис постепенно разрушается и в конце концов полностью заменяется перидермой, дающей начало внешнему покровному слою древесной коры. Перидерма состоит из трех слоев: пробкового камбия (феллогена); пробковой паренхимы (феллодермы); пробковой ткани (феллемы). Феллодерма образуется в результате деления клеток феллогена с внутренней стороны, афеллема с внешней стороны. Клетки феллодермы — паренхимные клетки, похожие на клетки лубяной паренхимы. Феллодерма развита меньше, чем феллема.

Процесс образования перидермы многообразен. У ряда древесных пород феллоген продолжает функционировать длительное время, обеспечивая равномерное нарастание слоя феллемы, что приводит к образованию толстого слоя пробки вместо типичной корки, как, например, у пробкового дуба, а также у дугласовой пихты, или к образованию гладкого эластичного наружного слоя древесной коры , как, например, у березы, осины, пихты. Стенки клеток пробки (феллемы) отличаются особым строением и составом. Они имеют три слоя. Наружный слой лигнифицирован, внутренний слой состоит практически из чистой целлюлозы, а средний слой содержит характерное для пробковой ткани вещество — суберин (см. ниже), причем слои суберина чередуются со слоями пробкового воска, что и обеспечивает гидрофобность пробки. В стенках клеток пробковой ткани березы содержится бетул ин, придающий наружному слою коры березы — бересте — характерный белый цвет.

У большинства древесных пород, начиная с определенного возраста, слой пробковой ткани отмирает, а в глубине древесной коры закладываются новые слои перидермы. Во флоэме происходят изменения, связанные со старением и несколько напоминающие процесс образования ядровой древесины. Во внешней части флоэмы наблюдается так называемая облитерация — сплющивание ситовидных клеток или трубок и закупоривание их пористых пластинок, в результате чего первичная флоэма полностью отмирает.

Облитерированная вторичная флоэма при этом прерывается появляющимися слоями новой перидермы, имеющими неправильную форму. В этом процессе клетки феллогена образуются в результате деления живых паренхимных клеток флоэмы, возобновляющих меристематическую активность. Новый слой феллогена в свою очередь дает новые слои феллодермы и феллемы с последующим отмиранием клеток пробки и т.д. В результате такого процесса образуется сложный неоднородный комплекс тканей, состоящих преимущественно из мертвых клеток, внешняя основная часть корки (ритидом). Этот слой имеет характерный вид, изрезан трещинами. У различных видов сосны кора снаружи образует чешуйки. По мере роста деревьев в толщину кора снаружи постепенно отслаивается.