Kiril Degtjarev, istraživač, Moskva Državni univerzitet njima. M. V. Lomonosov.
U našoj zemlji, bogatoj ugljovodonicima, geotermalna energija je vrsta egzotičnog resursa koji, u sadašnjem stanju, teško da može konkurisati naftom i gasom. Međutim, ovo alternativni pogled energija se može koristiti skoro svuda i prilično efikasno.
Fotografija Igora Konstantinova.
Promjena temperature tla sa dubinom.
Povećanje temperature termalnih voda i suhih stijena koje ih sadrže sa dubinom.
Promjena temperature sa dubinom u različitim regijama.
Erupcija islandskog vulkana Eyjafjallajökull ilustracija je nasilnih vulkanskih procesa koji se dešavaju u aktivnim tektonskim i vulkanskim zonama sa snažnim toplotnim tokom iz unutrašnjosti Zemlje.
Instalirani kapaciteti geotermalnih elektrana po zemljama svijeta, MW.
Distribucija geotermalnih resursa na teritoriji Rusije. Rezerve geotermalne energije, prema mišljenju stručnjaka, nekoliko su puta veće od energetskih rezervi organskih fosilnih goriva. Prema Udruženju društva za geotermalnu energiju.
Geotermalna energija je toplota unutrašnjosti Zemlje. Proizvodi se u dubinama i dolazi na površinu Zemlje različite forme i sa različitim intenzitetom.
Temperatura gornjih slojeva tla ovisi uglavnom o vanjskim (egzogenim) faktorima - sunčevoj svjetlosti i temperaturi zraka. Ljeti i tokom dana tlo se zagrijava do određene dubine, a zimi i noću se hladi prateći promjenu temperature zraka i sa određenim zakašnjenjem, povećavajući se sa dubinom. Utjecaj dnevnih kolebanja temperature zraka završava se na dubinama od nekoliko do nekoliko desetina centimetara. Sezonske fluktuacije zahvaćaju dublje slojeve tla - do desetina metara.
Na određenoj dubini - od desetina do stotina metara - temperatura tla se održava konstantnom, jednakom prosječnoj godišnjoj temperaturi zraka blizu površine Zemlje. To je lako provjeriti spuštanjem u prilično duboku pećinu.
Kada je srednja godišnja temperatura vazduha u datom području ispod nule, to se manifestuje kao permafrost (tačnije, permafrost). AT Istočni Sibir debljina, odnosno debljina, cjelogodišnjih smrznutih tla mjestimično dostiže 200-300 m.
Sa određene dubine (svoje za svaku tačku na karti) djelovanje Sunca i atmosfere toliko slabi da su endogeni (unutrašnji) faktori na prvom mjestu i unutrašnjost Zemlje se zagrijava iznutra, tako da temperatura počinje porasti sa dubinom.
Zagrijavanje dubokih slojeva Zemlje povezano je uglavnom s raspadom radioaktivnih elemenata koji se tamo nalaze, iako se i drugi izvori topline nazivaju, na primjer, fizičko-hemijski, tektonski procesi u dubokih slojeva zemljine kore i plašta. No, bez obzira na uzrok, temperatura stijena i povezanih tekućih i plinovitih tvari raste s dubinom. Rudari se suočavaju s ovim fenomenom - u dubokim rudnicima je uvijek vruće. Na dubini od 1 km, temperatura od trideset stepeni je normalna, a dublje temperatura je još viša.
Toplotni tok zemljine unutrašnjosti, koji dopire do površine Zemlje, je mali - u prosjeku, njegova snaga je 0,03-0,05 W / m 2,
ili oko 350 Wh/m 2 godišnje. Na pozadini toplotnog toka sa Sunca i zraka koji se njime zagrijava, ovo je neprimjetna vrijednost: Sunce daje svima kvadratnom metru zemljine površine oko 4.000 kWh godišnje, odnosno 10.000 puta više (naravno, ovo je prosjek, sa ogromnim rasponom između polarnih i ekvatorijalnih širina i ovisno o drugim klimatskim i vremenskim faktorima).
Neznačajnost toplotnog toka iz dubine na površinu u većem dijelu planete povezana je s niskom toplotnom provodljivošću stijena i karakteristika geološka struktura. Ali postoje izuzeci - mjesta gdje je protok topline visok. To su, prije svega, zone tektonskih rasjeda, povećane seizmička aktivnost i vulkanizam, gdje energija unutrašnjosti zemlje nalazi izlaz. Takve zone karakteriziraju termalne anomalije litosfere, ovdje toplinski tok koji dopire do površine Zemlje može biti višestruko, pa čak i za redove veličine, jači od "uobičajenog". U ovim zonama ogromna količina topline izbacuje se na površinu vulkanskim erupcijama i toplim izvorima vode.
Upravo su ova područja najpovoljnija za razvoj geotermalne energije. Na teritoriji Rusije, ovo je, pre svega, Kamčatka, Kurilska ostrva i Kavkaz.
Istovremeno, razvoj geotermalne energije moguć je skoro svuda, jer je povećanje temperature sa dubinom sveprisutna pojava, a zadatak je da se „izvuče“ toplota iz utrobe, kao što se odatle crpe mineralne sirovine.
U prosjeku, temperatura raste sa dubinom za 2,5-3 o C na svakih 100 m. Odnos temperaturne razlike između dvije tačke koje leže na različitim dubinama i razlike u dubini između njih naziva se geotermalni gradijent.
Recipročan je geotermalni korak, odnosno dubinski interval u kojem temperatura raste za 1 o C.
Što je veći gradijent i, shodno tome, što je niži korak, toplina Zemljinih dubina se više približava površini i ovo područje je perspektivnije za razvoj geotermalne energije.
U različitim područjima, u zavisnosti od geološke strukture i drugih regionalnih i lokalnih uslova, brzina porasta temperature sa dubinom može dramatično varirati. Na skali Zemlje, fluktuacije u vrijednostima geotermalnih gradijenata i stepenica dostižu 25 puta. Na primjer, u državi Oregon (SAD), gradijent je 150 ° C na 1 km, a u Južna Afrika- 6 o C na 1 km.
Pitanje je koja je temperatura na velikim dubinama - 5, 10 km ili više? Ako se trend nastavi, temperatura na dubini od 10 km bi u prosjeku trebala iznositi oko 250-300 o C. To manje-više potvrđuju direktna zapažanja u ultra dubokim bušotinama, iako je slika mnogo složenija od linearnog povećanja temperature. .
Na primjer, u super-dubokoj bušotini Kola izbušenoj u Baltičkom kristalnom štitu, temperatura do dubine od 3 km mijenja se brzinom od 10 ° C / 1 km, a zatim geotermalni gradijent postaje 2-2,5 puta veći. Na dubini od 7 km već je zabilježena temperatura od 120 o C, na 10 km - 180 o C, a na 12 km - 220 o C.
Drugi primjer je bunar postavljen u sjevernom Kaspijskom moru, gdje je na dubini od 500 m zabilježena temperatura od 42 o C, na 1,5 km - 70 o C, na 2 km - 80 o C, na 3 km - 108 o C.
Pretpostavlja se da se geotermalni gradijent smanjuje počevši od dubine od 20-30 km: na dubini od 100 km procijenjene temperature su oko 1300-1500 o C, na dubini od 400 km - 1600 o C, u Zemljinoj jezgro (dubine veće od 6000 km) - 4000-5000 o OD.
Na dubinama do 10-12 km temperatura se mjeri kroz izbušene bušotine; tamo gdje ih nema, određuje se posrednim znakovima na isti način kao i na većim dubinama. Takvi indirektni znakovi mogu biti priroda prolaska seizmičkih valova ili temperatura lave koja eruptira.
Međutim, za potrebe geotermalne energije podaci o temperaturama na dubinama većim od 10 km još nisu od praktičnog interesa.
Na dubinama od nekoliko kilometara ima mnogo topline, ali kako je podići? Ponekad nam sama priroda rješava ovaj problem uz pomoć prirodnog rashladnog sredstva - zagrijane termalne vode koje izlaze na površinu ili leže na nama dostupnoj dubini. U nekim slučajevima, voda u dubini se zagrijava do stanja pare.
Ne postoji stroga definicija pojma "termalne vode". U pravilu se podrazumijevaju tople podzemne vode u tekućem stanju ili u obliku pare, uključujući i one koje na površinu Zemlje izlaze s temperaturom iznad 20 °C, odnosno u pravilu višom od temperature zraka .
Toplo podzemne vode, para, mješavine pare i vode - ovo je hidrotermalna energija. Shodno tome, energija zasnovana na njenoj upotrebi naziva se hidrotermalna.
Situacija je složenija s proizvodnjom topline direktno iz suhih stijena - petrotermalne energije, pogotovo jer dovoljno visoke temperature, u pravilu, počinju sa dubine od nekoliko kilometara.
Na teritoriji Rusije potencijal petrotermalne energije je sto puta veći od hidrotermalne energije - 3.500 i 35 triliona tona standardnog goriva, respektivno. To je sasvim prirodno - toplina Zemljinih dubina je posvuda, a termalne vode se nalaze lokalno. Međutim, zbog očiglednih tehničkih poteškoća, većina termalnih voda se trenutno koristi za proizvodnju toplinske i električne energije.
Vode sa temperaturama od 20-30 do 100 o C pogodne su za grijanje, temperature od 150 o C i više - i za proizvodnju električne energije u geotermalnim elektranama.
Generalno, geotermalni resursi na teritoriji Rusije, u smislu tona standardnog goriva ili bilo koje druge jedinice mjerenja energije, su oko 10 puta veći od rezervi fosilnih goriva.
Teoretski, samo geotermalna energija bi mogla u potpunosti zadovoljiti energetske potrebe zemlje. Praktično na ovog trenutka na većem dijelu svoje teritorije to nije izvodljivo iz tehničkih i ekonomskih razloga.
U svijetu se korištenje geotermalne energije najčešće povezuje s Islandom - državom koja se nalazi na sjevernom kraju Srednjoatlantskog grebena, u izuzetno aktivnoj tektonskoj i vulkanskoj zoni. Verovatno se svi sećaju snažna erupcija Vulkan Eyjafjallajökull 2010.
Upravo zahvaljujući ovoj geološkoj specifičnosti Island ima ogromne rezerve geotermalne energije, uključujući tople izvore koji dolaze na površinu Zemlje i čak šikljaju u obliku gejzira.
Na Islandu se više od 60% sve potrošene energije trenutno uzima sa Zemlje. Uključujući i geotermalne izvore, obezbjeđeno je 90% grijanja i 30% proizvodnje električne energije. Dodajmo da ostatak električne energije u zemlji proizvode hidroelektrane, odnosno također koristeći obnovljivi izvor energije, zahvaljujući čemu Island izgleda kao svojevrsni globalni ekološki standard.
„Ukroćenje“ geotermalne energije u 20. veku je značajno pomoglo Islandu ekonomskim terminima. Do sredine prošlog veka bila je veoma siromašna zemlja, sada je na prvom mestu u svetu po instaliranom kapacitetu i proizvodnji geotermalne energije po glavi stanovnika i u prvih deset po broju stanovnika. apsolutna vrijednost instalirani kapacitet geotermalnih elektrana. Međutim, njegova populacija je samo 300 tisuća ljudi, što pojednostavljuje zadatak prelaska na ekološki prihvatljive izvore energije: potreba za tim je općenito mala.
Pored Islanda, visok udio geotermalne energije u ukupnom bilansu proizvodnje električne energije osiguravaju Novi Zeland i ostrvske države Jugoistočna Azija(Filipini i Indonezija), zemlje Centralna Amerika i istočnu Afriku, čiju teritoriju takođe karakteriše visoka seizmička i vulkanska aktivnost. Za ove zemlje, na njihovom sadašnjem nivou razvoja i potreba, geotermalna energija daje značajan doprinos društveno-ekonomskom razvoju.
(Slijedi kraj.)
Temperatura unutar zemlje je najčešće prilično subjektivan pokazatelj, jer tacna temperatura može se samo imenovati pristupačna mjesta, na primjer, u Kola bunar(dubina 12 km). Ali ovo mjesto pripada vanjskom dijelu zemljine kore.
Temperature različitih dubina Zemlje
Kako su naučnici otkrili, temperatura raste za 3 stepena na svakih 100 metara duboko u Zemlju. Ova brojka je konstantna za sve kontinente i dijelove globus. Takav porast temperature javlja se u gornjem dijelu zemljine kore, otprilike prvih 20 kilometara, zatim se porast temperature usporava.
Najveći porast zabilježen je u Sjedinjenim Državama, gdje je temperatura porasla za 150 stepeni na 1000 metara duboko u zemlju. Najsporiji rast zabilježen je u Južnoj Africi, termometar je porastao za samo 6 stepeni Celzijusa.
Na dubini od oko 35-40 kilometara temperatura se kreće oko 1400 stepeni. Granica plašta i vanjskog jezgra na dubini od 25 do 3000 km zagrijava se od 2000 do 3000 stepeni. Unutrašnje jezgro se zagreva na 4000 stepeni. Temperatura u samom centru Zemlje, prema najnovijim informacijama dobijenim kao rezultat složenih eksperimenata, iznosi oko 6000 stepeni. Sunce se može pohvaliti istom temperaturom na svojoj površini.
Minimalne i maksimalne temperature Zemljinih dubina
Prilikom izračunavanja minimalne i maksimalne temperature unutar Zemlje ne uzimaju se u obzir podaci pojasa konstantne temperature. U ovoj zoni temperatura je konstantna tokom cijele godine. Pojas se nalazi na dubini od 5 metara (tropi) i do 30 metara (visoke geografske širine).
Maksimalna temperatura je izmjerena i zabilježena na dubini od oko 6000 metara i iznosila je 274 stepena Celzijusa. Minimalna temperatura unutar zemlje fiksirana je uglavnom u sjevernim područjima naše planete, gdje čak i na dubini većoj od 100 metara termometar pokazuje minus temperature.
Odakle dolazi toplina i kako se distribuira u utrobi planete
Toplota unutar zemlje dolazi iz nekoliko izvora:
1) Raspad radioaktivnih elemenata;
2) Gravitaciona diferencijacija materije zagrejane u jezgru Zemlje;
3) Trenje plime (udarac Mjeseca na Zemlju, praćen usporavanjem potonjeg).
Ovo su neke opcije za pojavu topline u utrobi zemlje, ali pitanje kompletna lista i ispravnost već dostupnih otvorenih do sada.
Toplotni tok koji izlazi iz crijeva naše planete varira ovisno o strukturnim zonama. Stoga raspodjela topline na mjestu gdje se nalaze okean, planine ili ravnice ima potpuno različite pokazatelje.
Zemlja se nalazi dovoljno blizu Sunca da je primljena energija dovoljna za održavanje topline i postojanje vode u tečnom obliku. To je glavni razlog zašto je naša planeta pogodna za stanovanje.
Kao što se sjećamo iz časova geografije, Zemlja se sastoji od različitih slojeva. Što je dalje od centra planete, situacija je zahuktalija. Na našu sreću, na kori, najgornjem geološkom sloju, temperatura je relativno stabilna i ugodna. Međutim, njegova značenja mogu uvelike varirati ovisno o mjestu i vremenu.
Struktura zemlje
Kao i druge zemaljske planete, naša planeta se sastoji od silikatnih stijena i metala koji razlikuju čvrsto metalno jezgro, rastopljeno vanjsko jezgro, silikatni omotač i koru. Unutrašnje jezgro ima približni radijus od 1220 km, a vanjsko oko 3400 km.
Zatim slijede plašt i zemljina kora. Debljina plašta je 2890 km. Ovo je najdeblji sloj na Zemlji. Sastoji se od silikatnih stijena bogatih željezom i magnezijumom. Visoke temperature unutar plašta čine čvrsti silikatni materijal dovoljno duktilnim.
Gornji sloj plašta podijeljen je na litosferu i astenosferu. Prvi se sastoji od kore i hladnog, krutog gornjeg omotača, dok astenosfera ima određenu plastičnost, što čini litosferu koja je pokriva nestabilnom i pokretljivom.
Kora je spoljašnji omotač Zemlje i čini samo 1% njene ukupne mase. Debljina kore varira ovisno o lokaciji. Na kontinentima može doseći 30 km, a ispod okeana - samo 5 km.
Školjka se sastoji od mnogih magmatskih, metamorfnih i sedimentnih stijena i predstavljena je sistemom tektonskih ploča. Ove ploče lebde iznad Zemljinog omotača, a pretpostavlja se da konvekcija u omotaču uzrokuje njihovo stalno kretanje.
Ponekad se tektonske ploče sudaraju, rastavljaju ili klize jedna o drugu. Sva tri tipa tektonske aktivnosti leže u osnovi formiranja zemljine kore i dovode do periodične obnove njene površine tokom miliona godina.
Raspon temperature
Na vanjskom sloju kore, gdje dolazi u dodir sa atmosferom, njegova temperatura se poklapa sa temperaturom zraka. Tako se u pustinji može zagrijati do 35 °C, a na Antarktiku biti ispod nule. Prosječna temperatura površine kore je oko 14 °C.
Kao što vidite, raspon vrijednosti je prilično širok. Ali vrijedi uzeti u obzir činjenicu da većina zemljine kore leži ispod okeana. Daleko od sunca, gdje se susreće s vodom, temperatura može biti samo 0...+3 °C.
Ako počnete kopati rupu u kontinentalnoj kori, temperatura će osjetno porasti. Na primjer, na dnu najdubljeg rudnika na svijetu "Tau Tona" (3,9 km) u Južnoj Africi dostiže 55 °C. Rudari koji tamo rade po ceo dan ne mogu bez klime.
Na ovaj način, prosječna temperatura Površinske temperature mogu varirati od sparno vrućih do gorko hladnih u zavisnosti od lokacije (na kopnu ili pod vodom), godišnjih doba i doba dana.
Pa ipak, zemljina kora ostaje jedino mjesto in Solarni sistem, gdje su temperature dovoljno stabilne da život nastavi da napreduje. Dodajte ovome našu održivu atmosferu i zaštitnu magnetosferu, i shvatit ćete da smo zaista sretni!
Karakteristična karakteristika evolucije Zemlje je diferencijacija materije, čiji je izraz struktura ljuske naše planete. Litosfera, hidrosfera, atmosfera, biosfera čine glavne ljuske Zemlje, koje se razlikuju po hemijskom sastavu, snazi i stanju materije.
Unutrašnja struktura Zemlje
Hemijski sastav zemlja(Sl. 1) je sličan sastavu drugih zemaljskih planeta, kao što su Venera ili Mars.
Generalno, preovlađuju elementi kao što su gvožđe, kiseonik, silicijum, magnezijum i nikl. Sadržaj lakih elemenata je nizak. Prosječna gustina Zemljine materije je 5,5 g/cm 3 .
Postoji vrlo malo pouzdanih podataka o unutrašnjoj strukturi Zemlje. Razmotrite sl. 2. Prikazuje unutrašnju strukturu Zemlje. Zemlja se sastoji od zemljine kore, plašta i jezgra.
Rice. 1. Hemijski sastav Zemlje
Rice. 2. Unutrašnja struktura zemlja
Nukleus
Nukleus(Sl. 3) nalazi se u centru Zemlje, njegov radijus je oko 3,5 hiljada km. Temperatura jezgra dostiže 10.000 K, odnosno viša je od temperature vanjskih slojeva Sunca, a gustoća joj je 13 g / cm 3 (uporedi: voda - 1 g / cm 3). Jezgro se pretpostavlja da se sastoji od legura gvožđa i nikla.
Spoljno jezgro Zemlje ima veću snagu od unutrašnjeg jezgra (radijus 2200 km) i nalazi se u tečnom (otopljenom) stanju. Unutrašnje jezgro je pod ogromnim pritiskom. Supstance koje ga čine su u čvrstom stanju.
Mantle
Mantle- geosfera Zemlje, koja okružuje jezgro i čini 83% zapremine naše planete (vidi sliku 3). Njegova donja granica nalazi se na dubini od 2900 km. Plašt se dijeli na manje gust i plastičan gornji dio(800-900 km), od kojih magma(u prijevodu s grčkog znači "gusta mast"; ovo je rastopljena supstanca unutrašnjosti zemlje - mješavina hemijska jedinjenja i elementi, uključujući gasove, u posebnom polutečnom stanju); i kristalni donji, debljine oko 2000 km.
Rice. 3. Građa Zemlje: jezgro, plašt i zemljina kora
Zemljina kora
Zemljina kora - spoljni omotač litosfere (vidi sliku 3). Njegova gustina je otprilike polovina manja prosječna gustina Zemlja, - 3 g / cm 3.
Odvaja zemljinu koru od plašta Mohorovičić granica(često se naziva Moho granica), karakterizirano naglim povećanjem brzina seizmičkih valova. Postavio ju je 1909. godine hrvatski naučnik Andrey Mohorovichich (1857- 1936).
Budući da procesi koji se odvijaju u najgornjem dijelu plašta utiču na kretanje materije u zemljinoj kori, oni su kombinovani pod uobičajeno imelitosfera(kamena školjka). Debljina litosfere varira od 50 do 200 km.
Ispod litosfere je astenosfera- manje tvrda i manje viskozna, ali više plastična ljuska s temperaturom od 1200 °C. Može preći Moho granicu, prodrijeti u zemljinu koru. Astenosfera je izvor vulkanizma. Sadrži džepove rastopljene magme, koja se unosi u zemljinu koru ili se izliva na površinu zemlje.
Sastav i struktura zemljine kore
U poređenju sa omotačem i jezgrom, zemljina kora je veoma tanak, tvrd i krhak sloj. Sastoji se od lakše supstance, koja trenutno sadrži oko 90 prirodnih hemijski elementi. Ovi elementi nisu podjednako zastupljeni u zemljinoj kori. Sedam elemenata – kiseonik, aluminijum, gvožđe, kalcijum, natrijum, kalijum i magnezijum – čine 98% mase zemljine kore (vidi sliku 5).
Neobične kombinacije hemijskih elemenata formiraju različite stijene i minerale. Najstariji od njih stari su najmanje 4,5 milijardi godina.
Rice. 4. Struktura zemljine kore
Rice. 5. Sastav zemljine kore
Mineral je relativno homogeno po svom sastavu i svojstvima prirodno tijelo, formirano kako u dubinama tako i na površini litosfere. Primjeri minerala su dijamant, kvarc, gips, talk, itd. (Karakterističan fizička svojstva razne minerale naći ćete u Dodatku 2.) Sastav minerala Zemlje prikazan je na sl. 6.
Rice. 6. Opšti mineralni sastav Zemlje
Kamenje sastoje se od minerala. Mogu se sastojati od jednog ili više minerala.
sedimentne stijene - glina, krečnjak, kreda, peščar itd. - nastaju taloženjem materija u vodena sredina i na suvom. Leže u slojevima. Geolozi ih nazivaju stranicama istorije Zemlje, jer o njima mogu da uče prirodni uslovi koji su postojali na našoj planeti u davna vremena.
Među sedimentnim stijenama razlikuju se organogene i anorganske (detritne i kemogene).
Organogena stijene nastaju kao rezultat nakupljanja ostataka životinja i biljaka.
Klastične stene nastaju kao rezultat trošenja, formiranja produkata razaranja prethodno formiranih stijena uz pomoć vode, leda ili vjetra (tablica 1).
Tabela 1. Klastične stijene ovisno o veličini fragmenata
|
Ime rase |
Veličina kvara (čestica) |
|
Preko 50 cm |
|
|
5 mm - 1 cm |
|
|
1 mm - 5 mm |
|
|
Pijesak i pješčenjak |
0,005 mm - 1 mm |
|
Manje od 0,005 mm |
Chemogenic stijene nastaju kao rezultat sedimentacije iz voda mora i jezera tvari otopljenih u njima.
U debljini zemljine kore nastaje magma magmatskih stijena(Sl. 7), kao što su granit i bazalt.
Sedimentne i magmatske stijene kada su uronjene na velike dubine pod utjecajem pritiska i visoke temperature prolaze kroz značajne promjene, postajući metamorfne stene. Tako se, na primjer, krečnjak pretvara u mermer, kvarcni pješčenjak u kvarcit.
U strukturi zemljine kore razlikuju se tri sloja: sedimentni, "granitni", "bazaltni".
Sedimentni sloj(vidi sliku 8) formiraju uglavnom sedimentne stijene. Ovdje prevladavaju gline i škriljci, široko su zastupljene pješčane, karbonatne i vulkanske stijene. U sedimentnom sloju postoje naslage takvih mineral, kako ugalj, plin, nafta. Svi su organskog porijekla. Na primjer, ugalj je proizvod transformacije biljaka drevnih vremena. Debljina sedimentnog sloja uvelike varira - od potpunog odsustva u nekim područjima kopna do 20-25 km u dubokim depresijama.
Rice. 7. Klasifikacija stijena prema porijeklu
Sloj "granita". sastoji se od metamorfnih i magmatskih stijena sličnih svojim svojstvima granitu. Ovdje su najčešći gnajsi, graniti, kristalni škriljci itd. Granitni sloj se ne nalazi svuda, ali na kontinentima, gdje je dobro izražen, njegova maksimalna debljina može doseći i nekoliko desetina kilometara.
"Basalt" sloj formirane od stijena bliskih bazaltima. To su metamorfizirane magmatske stijene, gušće od stijena "granitnog" sloja.
Debljina i vertikalna struktura zemljine kore su različite. Postoji nekoliko tipova zemljine kore (slika 8). Prema najjednostavnijoj klasifikaciji, razlikuju se oceanska i kontinentalna kora.
Kontinentalna i okeanska kora razlikuju se po debljini. dakle, maksimalna debljina Zemljina kora se posmatra ispod planinski sistemi. To je oko 70 km. Pod ravnicama je debljina zemljine kore 30-40 km, a ispod okeana je najtanja - samo 5-10 km.
Rice. 8. Vrste zemljine kore: 1 - voda; 2 - sedimentni sloj; 3 - prožimanje sedimentnih stijena i bazalta; 4, bazalti i kristalne ultramafične stijene; 5, granitno-metamorfni sloj; 6 - granulit-mafični sloj; 7 - normalni plašt; 8 - dekomprimirani plašt
Razlika između kontinentalne i okeanske kore u pogledu sastava stijena očituje se u odsustvu granitnog sloja u okeanskoj kori. Da, i bazaltni sloj okeanske kore je vrlo neobičan. Po sastavu stijena razlikuje se od analognog sloja kontinentalne kore.
Granica kopna i okeana (nulta oznaka) ne fiksira prijelaz kontinentalne kore u okeansku. Zamjena kontinentalne kore okeanskom se događa u okeanu otprilike na dubini od 2450 m.
Rice. 9. Struktura kontinentalne i okeanske kore
Postoje i prijelazni tipovi zemljine kore - suboceanski i subkontinentalni.
Suboceanska kora smještene duž kontinentalnih padina i podnožja, mogu se naći u rubnim i sredozemnih mora. To je kontinentalna kora debljine 15-20 km.
subkontinentalnu koru smještene, na primjer, na vulkanskim otočnim lukovima.
Na osnovu materijala seizmičko sondiranje - brzina seizmičkog talasa - dobijamo podatke o dubinskoj strukturi zemljine kore. Tako je superduboka Kola, koja je po prvi put omogućila da se vide uzorci stijena sa dubine veće od 12 km, donijela mnogo neočekivanih stvari. Pretpostavljalo se da bi na dubini od 7 km trebao početi "bazaltni" sloj. U stvarnosti, međutim, nije otkriven, a među stijenama su prevladavali gnajsovi.
Promjena temperature zemljine kore sa dubinom. Površinski sloj zemljine kore ima temperaturu koju određuje solarna toplota. to heliometrijskog sloja(od grčkog Helio - Sunce), doživljava sezonske fluktuacije temperature. Prosječna debljina mu je oko 30 m.
Ispod je još tanji sloj, karakteristika koji je konstantna temperatura, što odgovara prosječnoj godišnjoj temperaturi mjesta osmatranja. Dubina ovog sloja se povećava u kontinentalnoj klimi.
Čak i dublje u zemljinoj kori, razlikuje se geotermalni sloj čija je temperatura određena unutrašnjom toplinom Zemlje i raste s dubinom.
Do povećanja temperature dolazi uglavnom zbog raspadanja radioaktivnih elemenata koji čine stijene, prvenstveno radijuma i uranijuma.
Veličina povećanja temperature stijena s dubinom naziva se geotermalni gradijent. Ona varira u prilično širokom rasponu - od 0,1 do 0,01 ° C / m - i ovisi o sastavu stijena, uvjetima njihove pojave i nizu drugih faktora. Pod okeanima temperatura raste brže sa dubinom nego na kontinentima. U prosjeku, na svakih 100 m dubine postaje toplije za 3 °C.
Recipročna vrijednost geotermalnog gradijenta se naziva geotermalni korak. Mjeri se u m/°C.
Toplota zemljine kore je važan izvor energije.
Dio zemljine kore koji se proteže do dubina dostupnih za geološka proučavanja oblika utrobe zemlje. Utroba Zemlje zahtijeva posebnu zaštitu i razumnu upotrebu.
Vrste zemljine kore i njena struktura
Glavni elementi reljefa Zemlje su kontinentima(kontinenti) i okeani . Prema tome, razlikuju se kontinentalni, oceanski i prijelazni (subkontinentalni i suboceanski) tipovi strukture zemljine kore.
Proučavanje brzina širenja seizmičkih valova omogućava razlikovanje tri sloja u dijelu zemljine kore, koji se konvencionalno nazivaju sedimentni, granit-metamorfni i granulit-bazitni (bazalt). Unutar ovih slojeva, brzine širenja P-talasa odgovaraju onima u sedimentnim stijenama (1,8-5,0 km/s), granitima (5,0-6,2 km/s) i bazaltima (6,0-7,6 km/s).
Sedimentni sloj zauzima gornji deo zemljine kore. Formiraju ga različite sedimentne, u maloj količini, vulkanske stijene gustoće od 2,2 do 2,5 g/cm3. Debljina ovog sloja varira na kontinentima od 0 do 25 km, u okeanima u prosjeku 300-400 m, dostižući u odvojena mjesta 1 km.
Granitno-metamorfni sloj formirane od magmatskih stijena kiselog sastava, gnajsova, kristalnih škriljaca. Stijene koje tvore ovaj sloj mogu u početku biti sedimentne, vulkanske i intruzivne, a kasnije jako deformirane i metamorfozirane. Gustina sloja je 2,6-2,7 g/cm 3 . Na kontinentima podstiče sedimentni sloj, a mjestimično (na štitovima i u planinskim naboranim područjima) izlazi na površinu. Debljina sloja granita obično ne prelazi 25 km. Unutar donjeg dijela kontinentalne padine, granitni sloj se izbija i nema ga u okeanskim depresijama.
Granulitno-mafični (bazaltni) sloj leži u donjem dijelu Zemljine kore i odvojen je od plašta Moho površine. Tvoruju ga magmatske i metamorfne stijene osnovnog sastava i granuliti (gnajsi koji sadrže granat), gustine u rasponu od 2,2-2,9 g/cm 3 .
kontinentalne kore razvijena unutar kontinentalnog kopna i šelfa i uključuje sva tri navedena sloja.
okeanska kora karakteriše depresije okeana. Granitno-metamorfnog sloja ovdje nema, a sedimentni sloj (debljine do 1 km, rijetko više) prekriva se direktno na bazaltni.
subkontinentalnu koru Razvija se u prijelaznoj zoni između kontinenata i oceana i obično zauzima područje razvoja otočnih lukova oceana. Od kontinentalne kore se razlikuje po generalno manjoj debljini, granitno-metamorfni sloj postaje posebno tanji.
Suboceanska kora razvio pod depresijama unutrašnjih mora (Crno more, Južnokaspijska depresija, Sredozemno more). Karakterizira ga odsustvo granit-metamorfnog sloja i velika snaga sedimentni sloj.
