Kirill Degtyarev, kutató, Moszkva Állami Egyetemőket. M. V. Lomonoszov.
Szénhidrogénekben gazdag hazánkban a geotermikus energia egyfajta egzotikus erőforrás, amely a dolgok jelenlegi állása szerint aligha veszi fel a versenyt az olajjal és a gázzal. Azonban ez alternatív nézet az energia szinte mindenhol és meglehetősen hatékonyan felhasználható.
Fotó: Igor Konstantinov.
A talaj hőmérsékletének változása a mélységgel.
A termálvizek és az azokat tartalmazó száraz kőzetek hőmérséklet-emelkedése mélységgel.
A hőmérséklet változása a mélységgel a különböző régiókban.
Az izlandi Eyjafjallajökull vulkán kitörése az aktív tektonikus és vulkáni zónákban végbemenő heves vulkáni folyamatokat szemlélteti, amelyekben a föld belsejéből erős hőáramlás történik.
Geotermikus erőművek telepített kapacitásai a világ országai szerint, MW.
A geotermikus erőforrások elosztása Oroszország területén. A geotermikus energia tartalékai a szakértők szerint többszörösek, mint a szerves fosszilis tüzelőanyagok energiatartalékai. A Geotermikus Energia Társaság Egyesület szerint.
A geotermikus energia a föld belsejének hője. A mélyben keletkezik, és a Föld felszínére kerül különböző formákés különböző intenzitással.
A talaj felső rétegeinek hőmérséklete elsősorban a külső (exogén) tényezőktől – a napfénytől és a levegő hőmérsékletétől – függ. Nyáron és nappal a talaj bizonyos mélységekig felmelegszik, télen és éjszaka pedig a levegő hőmérséklet változását követően és némi késéssel, a mélységgel növekvő mértékben hűl le. A léghőmérséklet napi ingadozásának hatása néhány és több tíz centiméter közötti mélységben ér véget. A szezonális ingadozások a talaj mélyebb rétegeit ragadják meg - akár több tíz méterig.
Egy bizonyos mélységben - több tíztől több száz méterig - a talaj hőmérsékletét állandó szinten tartják, ami megegyezik a Föld felszínéhez közeli átlagos évi levegőhőmérséklettel. Ezt könnyű ellenőrizni, ha lemegy egy meglehetősen mély barlangba.
Ha egy adott területen az éves átlagos levegőhőmérséklet nulla alatt van, ez örökfagyként (pontosabban örökfagyként) nyilvánul meg. BAN BEN Kelet-Szibéria az egész évben fagyott talajok vastagsága, azaz vastagsága helyenként eléri a 200-300 m-t.
Egy bizonyos mélységtől (a térkép minden pontjának sajátja) a Nap és a légkör hatása annyira gyengül, hogy az endogén (belső) tényezők kerülnek előtérbe, és a föld belsejét belülről melegszik fel, így a hőmérséklet elkezd emelkedni. emelkedik a mélységgel.
A Föld mélyrétegeinek felmelegedése elsősorban az ott elhelyezkedő radioaktív elemek bomlásával függ össze, bár más hőforrásoknak is neveznek, például fizikai-kémiai, tektonikai folyamatoknak mély rétegek földkéreg és köpeny. De bármi is legyen az ok, a kőzetek és a kapcsolódó folyékony és gáznemű anyagok hőmérséklete a mélységgel nő. A bányászok szembesülnek ezzel a jelenséggel – a mély bányákban mindig meleg van. 1 km-es mélységben harminc fokos hőség a normális, mélyebben pedig még magasabb a hőmérséklet.
A föld belsejében a Föld felszínét elérő hőáram kicsi - átlagosan 0,03-0,05 W / m 2,
vagy körülbelül 350 Wh/m 2 évente. A Nap hőáramának és az általa felmelegített levegőnek a hátterében ez észrevehetetlen érték: a Nap mindenkinek ad négyzetméter a Föld felszíneévente kb. 4000 kWh, azaz 10 000-szer több (persze ez egy átlag, hatalmas szórással a sarki és egyenlítői szélesség között, valamint egyéb éghajlati és időjárási tényezőktől függően).
A mélységből a felszín felé áramló hő jelentéktelensége a bolygó nagy részén a kőzetek és jellemzők alacsony hővezető képességével függ össze. geológiai szerkezet. De vannak kivételek - olyan helyek, ahol magas a hőáramlás. Ezek mindenekelőtt a megnövekedett tektonikus vetők zónái szeizmikus tevékenységés a vulkanizmus, ahol a föld belsejének energiája talál kiutat. Az ilyen zónákra jellemzőek a litoszféra termikus anomáliái, itt a Föld felszínét érő hőáramlás sokszorosára, sőt nagyságrendekkel is erősebb lehet a „szokásos”-nál. Ezekben a zónákban hatalmas mennyiségű hőt hoznak a felszínre a vulkánkitörések és a forró vízforrások.
Ezek a területek a legkedvezőbbek a geotermikus energia fejlesztésére. Oroszország területén ez mindenekelőtt Kamcsatka, Kurile-szigetekés a Kaukázus.
Ugyanakkor a geotermikus energia fejlesztése szinte mindenhol lehetséges, hiszen a mélységgel járó hőmérséklet-emelkedés mindenütt jelen lévő jelenség, és a hő „kivonása” a belekből a feladat, ahogy onnan nyerik ki az ásványi nyersanyagokat.
Átlagosan 100 m-enként 2,5-3 o C-kal növekszik a hőmérséklet a mélységgel, két különböző mélységben fekvő pont hőmérséklet-különbségének és a köztük lévő mélységkülönbségnek az arányát geotermikus gradiensnek nevezzük.
A reciprok a geotermikus lépés, vagy az a mélységi intervallum, amelynél a hőmérséklet 1 o C-kal emelkedik.
Minél nagyobb a gradiens, és ennek megfelelően a lépcsőfok, annál közelebb kerül a Föld mélységének hője a felszínhez, és ez a terület annál ígéretesebb a geotermikus energia fejlesztésére.
Különböző területeken, a geológiai szerkezettől és egyéb regionális és helyi viszonyoktól függően, a hőmérséklet növekedési üteme a mélységgel drámaian változhat. A Föld skáláján a geotermikus gradiensek és lépések értékeinek ingadozása eléri a 25-szörösét. Például Oregon államban (USA) a gradiens 150 °C/1 km, Dél-Afrika- 6 o C 1 km-enként.
A kérdés az, hogy milyen a hőmérséklet nagy mélységben - 5, 10 km vagy annál nagyobb? Ha a tendencia folytatódik, a 10 km-es mélységben a hőmérséklet átlagosan 250-300 °C legyen. Ezt többé-kevésbé megerősítik az ultramély kutakban végzett közvetlen megfigyelések, bár a kép sokkal bonyolultabb, mint a hőmérséklet lineáris növekedése. .
Például a balti kristálypajzsba fúrt Kola szupermély kútban a hőmérséklet 10 o C / 1 km sebességgel változik 3 km mélységig, majd a geotermikus gradiens 2-2,5-szeresére nő. 7 km-es mélységben már 120 o C hőmérsékletet regisztráltak, 10 km - 180 o C, 12 km - 220 o C hőmérsékletet.
Egy másik példa a Kaszpi-tenger északi részén fektetett kút, ahol 500 m mélységben 42 o C hőmérsékletet regisztráltak, 1,5 km - 70 o C, 2 km - 80 o C, 3 km - 108 o C között.
Feltételezzük, hogy a geotermikus gradiens 20-30 km mélységtől kezdve csökken: 100 km mélységben a becsült hőmérsékletek 1300-1500 o C, 400 km - 1600 o C mélységben a Földön. mag (6000 km-nél nagyobb mélység) - 4000-5000 o VELÜL.
10-12 km mélységig a hőmérséklet mérése fúrt kutakon keresztül történik; ahol nem léteznek, ott ugyanúgy közvetett jelek határozzák meg, mint nagyobb mélységekben. Ilyen közvetett jel lehet a szeizmikus hullámok áthaladásának jellege vagy a kitörő láva hőmérséklete.
A geotermikus energia szempontjából azonban a 10 km-nél mélyebb hőmérsékletekre vonatkozó adatok még nem jelentenek gyakorlati érdeklődést.
Nagy a hőség több kilométeres mélységben, de hogyan lehet emelni? Néha a természet maga oldja meg ezt a problémát egy természetes hűtőfolyadék segítségével - felmelegített termálvizek, amelyek a felszínre kerülnek, vagy a számunkra elérhető mélységben fekszenek. Egyes esetekben a mélyben lévő vizet gőz állapotára melegítik.
A „termálvizek” fogalmának nincs szigorú meghatározása. Általában folyékony halmazállapotú vagy gőz formájában lévő forró talajvizet jelentenek, beleértve azokat is, amelyek a Föld felszínére 20 ° C feletti, azaz általában a levegő hőmérsékleténél magasabb hőmérsékletűek kerülnek.
Meleg talajvíz, gőz, gőz-víz keverékek – ez a hidrotermikus energia. Ennek megfelelően a felhasználásán alapuló energiát hidrotermálisnak nevezzük.
Bonyolultabb a helyzet a hőtermelés közvetlenül száraz kőzetekből - petroltermikus energiából, különösen azért, mert a kellően magas hőmérséklet általában több kilométeres mélységből kezdődik.
Oroszország területén a petrotermikus energia potenciálja százszor nagyobb, mint a hidrotermikus energia - 3500 és 35 billió tonna szabványos üzemanyag. Ez teljesen természetes – a Föld mélyének melege mindenhol ott van, a termálvizek pedig helyben találhatók. A nyilvánvaló műszaki nehézségek miatt azonban a termálvizek nagy részét jelenleg hő- és villamosenergia-termelésre használják.
A 20-30 és 100 o C közötti hőmérsékletű vizek alkalmasak fűtésre, 150 o C feletti hőmérsékletre - és villamosenergia-termelésre geotermikus erőművekben.
Általánosságban elmondható, hogy Oroszország területén a geotermikus erőforrások a referencia-tüzelőanyag tonnában vagy bármely más energiamértékegységben kifejezve körülbelül 10-szer magasabbak, mint a fosszilis tüzelőanyag-tartalékok.
Elméletileg csak a geotermikus energia tudná teljes mértékben kielégíteni az ország energiaszükségletét. Gyakorlatilag bekapcsolva Ebben a pillanatban területének nagy részén ez műszaki és gazdasági okokból nem kivitelezhető.
A világon a geotermikus energia felhasználását leggyakrabban Izlandhoz kötik - egy ország, amely a Közép-Atlanti-hátság északi végén található, egy rendkívül aktív tektonikus és vulkáni zónában. Valószínűleg mindenki emlékszik erőteljes kitörés Az Eyjafjallajökull vulkán 2010-ben.
Ennek a geológiai sajátosságnak köszönhető, hogy Izland hatalmas geotermikus energiatartalékokkal rendelkezik, beleértve a Föld felszínére érkező, sőt gejzírek formájában feltörő hőforrásokat is.
Izlandon jelenleg az összes fogyasztott energia több mint 60%-át a Földről veszik. A geotermikus forrásoknak köszönhetően a fűtés 90%-a és a villamosenergia-termelés 30%-a biztosított. Hozzátesszük, hogy az országban az áram többi részét vízerőművek állítják elő, vagyis szintén megújuló energiaforrás felhasználásával, aminek köszönhetően Izland egyfajta globális környezetvédelmi szabványnak tűnik.
A geotermikus energia 20. századi „megszelídítése” jelentősen segítette Izlandot gazdasági szempontból. A múlt század közepéig nagyon szegény ország volt, mára az első helyen áll a világon az egy főre jutó telepített kapacitás és geotermikus energia termelés tekintetében, és az első tízben van. abszolút érték geotermikus erőművek beépített kapacitása. Lakossága azonban mindössze 300 ezer fő, ami leegyszerűsíti a környezetbarát energiaforrásokra való átállást: általában kicsi az igény.
A teljes villamosenergia-termelés mérlegében Izland mellett a geotermikus energia magas hányadát Új-Zéland, ill. szigetállamok Délkelet-Ázsia(Fülöp-szigetek és Indonézia), országok Közép-Amerikaés Kelet-Afrika, amelynek területét szintén magas szeizmikus és vulkáni aktivitás jellemzi. Ezen országok számára a geotermikus energia jelenlegi fejlettségi szintjük és szükségleteik mellett jelentős mértékben hozzájárul a társadalmi-gazdasági fejlődéshez.
(A vége következik.)
A föld belsejében a hőmérséklet legtöbbször meglehetősen szubjektív mutató, hiszen pontos hőmérséklet csak megnevezni lehet elérhető helyek például in Kola jól(mélysége 12 km). De ez a hely a földkéreg külső részéhez tartozik.
A Föld különböző mélységeinek hőmérsékletei
Amint azt a tudósok megállapították, a hőmérséklet 3 fokkal emelkedik 100 méterenként a Föld mélyén. Ez a szám minden kontinensre és részre vonatkozóan állandó a földgömb. Ilyen hőmérséklet-emelkedés a földkéreg felső részén, körülbelül az első 20 kilométeren következik be, majd a hőmérséklet-emelkedés lelassul.
A legnagyobb növekedést az Egyesült Államokban regisztrálták, ahol a hőmérséklet 150 fokkal emelkedett 1000 méterenként a föld mélyén. A leglassabb növekedést Dél-Afrikában regisztrálták, mindössze 6 Celsius-fokkal emelkedett a hőmérő.
Körülbelül 35-40 kilométeres mélységben 1400 fok körül ingadozik a hőmérséklet. A köpeny és a külső mag határa 25-3000 km mélységben 2000-3000 fokra melegszik fel. A belső mag 4000 fokra melegszik fel. A Föld középpontjában a hőmérséklet a legfrissebb, összetett kísérletek eredményeként kapott információk szerint körülbelül 6000 fok. A Nap felszínén azonos hőmérséklettel büszkélkedhet.
A Föld mélységének minimum és maximum hőmérséklete
A Földön belüli minimum és maximum hőmérséklet kiszámításakor az állandó hőmérsékleti öv adatait nem veszik figyelembe. Ebben a zónában a hőmérséklet egész évben állandó. Az öv 5 méter mélységben (trópusokon) és 30 méteres mélységben (magas szélességi körök) található.
Maximális hőmérséklet körülbelül 6000 méteres mélységben mérték és rögzítették, és 274 Celsius fokot értek el. A föld belsejében a minimumhőmérséklet főleg bolygónk északi vidékein rögzül, ahol 100 méternél nagyobb mélységben is mínusz hőmérsékletet mutat a hőmérő.
Honnan származik a hő és hogyan oszlik el a bolygó beleiben
A föld belsejében lévő hő több forrásból származik:
1) Radioaktív elemek bomlása;
2) A Föld magjában felhevült anyag gravitációs differenciálódása;
3) Árapály-súrlódás (a Hold becsapódása a Földre, az utóbbi lassulása kíséretében).
Ez néhány lehetőség a hő előfordulására a föld belsejében, de a kérdés teljes listaés a már elérhető eddig nyitott helyességét.
A bolygónk beléből kiáramló hőáram a szerkezeti zónáktól függően változik. Ezért a hő eloszlása egy olyan helyen, ahol az óceán, a hegyek vagy a síkság található, teljesen eltérő mutatókat mutat.
A Föld elég közel helyezkedik el a Naphoz ahhoz, hogy a kapott energia elegendő a hő fenntartásához és a víz folyékony formában való létezéséhez. Ez a fő oka annak, hogy bolygónk lakható.
Ahogy a földrajzórákról emlékszünk, a Föld különböző rétegekből áll. Minél távolabb van a bolygó középpontja, annál hevesebb a helyzet. Szerencsére a kérgen, a legfelső geológiai rétegen viszonylag stabil és kényelmes a hőmérséklet. Jelentése azonban helytől és időtől függően nagyon eltérő lehet.
Föld szerkezete
Más szárazföldi bolygókhoz hasonlóan bolygónk is szilikát kőzetekből és fémekből áll, amelyek megkülönböztetik a szilárd fémmagot, az olvadt külső magot, a szilikát köpenyt és a kérget. A belső mag körülbelül 1220 km, a külső mag körülbelül 3400 km sugarú.
Ezután következik a köpeny és a földkéreg. A köpeny vastagsága 2890 km. Ez a Föld legvastagabb rétege. Vasban és magnéziumban gazdag szilikát kőzetekből áll. A magas hőmérséklet a köpeny belsejében kellően képlékenysé teszi a szilárd szilikát anyagot.
A köpeny felső rétege litoszférára és asztenoszférára oszlik. Az első egy kéregből és egy hideg, merev felső köpenyből áll, míg az asztenoszférának van némi plaszticitása, ami instabillá és mozgékonysá teszi az azt borító litoszférát.
A földkéreg a Föld külső héja, és teljes tömegének mindössze 1%-át teszi ki. A kéreg vastagsága a helytől függően változik. A kontinenseken elérheti a 30 km-t, az óceánok alatt pedig csak 5 km-t.
A héj sok magmás, metamorf és üledékes kőzetből áll, és tektonikus lemezek rendszere képviseli. Ezek a lemezek a Föld köpenye felett lebegnek, és feltehetően a köpenyben lévő konvekció miatt állandó mozgásban vannak.
Néha a tektonikus lemezek egymásnak ütköznek, széthúzódnak vagy elcsúsznak. Mindhárom típusú tektonikus tevékenység a földkéreg kialakulásának hátterében áll, és felszínének időszakos megújulásához vezet évmilliókon keresztül.
Hőmérséklet tartomány
A kéreg külső rétegén, ahol érintkezik a légkörrel, hőmérséklete egybeesik a levegő hőmérsékletével. Így a sivatagban akár 35 ° C-ra is felmelegedhet, az Antarktiszon pedig nulla alatt lehet. A kéreg átlagos felszíni hőmérséklete körülbelül 14 °C.
Amint látja, az értéktartomány meglehetősen széles. De érdemes megfontolni azt a tényt, hogy a földkéreg nagy része az óceánok alatt fekszik. A naptól távol, ahol vízzel találkozik, csak 0...+3 °C lehet a hőmérséklet.
Ha lyukat kezd ásni a kontinentális kéregben, a hőmérséklet észrevehetően megemelkedik. Például a világ legmélyebb bányája, a „Tau Tona” (3,9 km) alján Dél-Afrikában eléri az 55 °C-ot. Az egész nap ott dolgozó bányászok nem nélkülözhetik a légkondicionálót.
És így, átlaghőmérséklet A felszíni hőmérséklet a rekkenő melegtől a csípős hidegig változhat a helytől (szárazföldön vagy víz alatt), az évszakoktól és a napszaktól függően.
És mégis megmarad a földkéreg az egyetlen hely V Naprendszer, ahol a hőmérséklet elég stabil ahhoz, hogy az élet tovább virágozzon. Ha ehhez hozzáadjuk életképes légkörünket és védő magnetoszféránkat, rájössz, hogy valóban nagyon szerencsések vagyunk!
A Föld evolúciójának jellegzetes vonása az anyag differenciálódása, melynek kifejezője bolygónk héjszerkezete. A litoszféra, hidroszféra, légkör, bioszféra alkotják a Föld fő héjait, amelyek kémiai összetételükben, teljesítményükben és halmazállapotukban különböznek egymástól.
A Föld belső szerkezete
Kémiai összetétel föld(1. ábra) hasonló más földi bolygók összetételéhez, mint például a Vénusz vagy a Mars.
Általában az olyan elemek dominálnak, mint a vas, oxigén, szilícium, magnézium és nikkel. A fényelemek tartalma alacsony. A Föld anyagának átlagos sűrűsége 5,5 g/cm 3 .
Nagyon kevés megbízható adat áll rendelkezésre a Föld belső szerkezetéről. Tekintsük a Fig. 2. A Föld belső szerkezetét ábrázolja. A föld a földkéregből, köpenyből és magból áll.
Rizs. 1. A Föld kémiai összetétele
Rizs. 2. Belső szerkezet föld
Mag
Mag(3. ábra) a Föld középpontjában található, sugara körülbelül 3,5 ezer km. A maghőmérséklet eléri a 10 000 K-t, azaz magasabb, mint a Nap külső rétegeinek hőmérséklete, sűrűsége pedig 13 g / cm 3 (hasonlítsa össze: víz - 1 g / cm 3). A mag feltehetően vas és nikkel ötvözeteiből áll.
A Föld külső magja nagyobb erővel rendelkezik, mint a belső mag (2200 km sugarú), és folyékony (olvadt) állapotban van. A belső mag hatalmas nyomás alatt van. Az azt alkotó anyagok szilárd állapotban vannak.
Palást
Palást- a Föld magját körülvevő geoszférája, amely bolygónk térfogatának 83%-át teszi ki (lásd 3. ábra). Alsó határa 2900 km mélységben található. A köpeny kevésbé sűrűre és műanyagra van osztva felső rész(800-900 km), ahonnan magma(a görög fordításban "vastag kenőcsöt" jelent; ez a föld belsejének olvadt anyaga - keverék kémiai vegyületekés elemek, beleértve a gázokat is, speciális félfolyékony állapotban); és egy kristályos alsó, körülbelül 2000 km vastag.
Rizs. 3. A Föld felépítése: mag, köpeny és földkéreg
földkéreg
Földkéreg - a litoszféra külső héja (lásd 3. ábra). Sűrűsége körülbelül fele annak átlagos sűrűség Föld, - 3 g / cm3.
Elválasztja a földkérget a köpenytől Mohorović határ(gyakran Moho-határnak nevezik), amelyet a szeizmikus hullámsebesség meredek növekedése jellemez. 1909-ben szerelte fel egy horvát tudós Andrej Mohorovics (1857- 1936).
Mivel a köpeny legfelső részén végbemenő folyamatok befolyásolják az anyagmozgást a földkéregben, ezek egyesülnek. gyakori névlitoszféra(kőhéj). A litoszféra vastagsága 50 és 200 km között változik.
A litoszféra alatt van asztenoszféra- kevésbé kemény és kevésbé viszkózus, de inkább műanyag héj, 1200 °C hőmérsékletű. Át tudja lépni a Moho határát, behatol a földkéregbe. Az asztenoszféra a vulkanizmus forrása. Megolvadt magmát tartalmaz, amelyet a földkéregbe juttatnak, vagy a föld felszínére öntik.
A földkéreg összetétele és szerkezete
A köpenyhez és a maghoz képest a földkéreg nagyon vékony, kemény és törékeny réteg. Könnyebb anyagból áll, amely jelenleg körülbelül 90 természetes kémiai elemek. Ezek az elemek nem egyformán vannak jelen a földkéregben. Hét elem – oxigén, alumínium, vas, kalcium, nátrium, kálium és magnézium – a földkéreg tömegének 98%-át teszi ki (lásd 5. ábra).
A kémiai elemek sajátos kombinációi különféle kőzeteket és ásványokat alkotnak. Közülük a legidősebbek legalább 4,5 milliárd évesek.
Rizs. 4. A földkéreg szerkezete
Rizs. 5. A földkéreg összetétele
Ásványiösszetételében és tulajdonságaiban viszonylag homogén természetes test, amely a litoszféra mélyén és felszínén egyaránt kialakul. Ásványi anyagok például a gyémánt, kvarc, gipsz, talkum stb. (Jellemző fizikai tulajdonságok különböző ásványokat a 2. függelékben talál.) A Föld ásványainak összetételét az ábra mutatja. 6.
Rizs. 6. A Föld általános ásványi összetétele
Sziklákásványi anyagokból állnak. Egy vagy több ásványból állhatnak.
Üledékes kőzetek - agyag, mészkő, kréta, homokkő stb. - anyagok kicsapódásával keletkezik vízi környezetés szárazon. Rétegekben fekszenek. A geológusok a Föld történetének lapjainak nevezik őket, mivel megismerhetik természeti viszonyok ami az ókorban létezett bolygónkon.
Az üledékes kőzetek között megkülönböztetik az organogén és szervetlen (törmelékes és kemogén) kőzeteket.
Organogén kőzetek keletkeznek az állatok és növények maradványainak felhalmozódása következtében.
Klasztikus kőzetek mállás, a korábban kialakult kőzetek víz, jég vagy szél segítségével keletkező pusztulási termékei következtében keletkeznek (1. táblázat).
1. táblázat Klasztikus kőzetek a töredékek méretétől függően
|
Fajta neve |
A bummer con mérete (részecskék) |
|
50 cm felett |
|
|
5 mm - 1 cm |
|
|
1 mm - 5 mm |
|
|
Homok és homokkő |
0,005 mm - 1 mm |
|
Kevesebb, mint 0,005 mm |
Kemogén a kőzetek a tengerek és tavak vizéből a bennük oldott anyagok ülepedése következtében keletkeznek.
A földkéreg vastagságában magma képződik magmás kőzetek(7. ábra), mint a gránit és a bazalt.
Az üledékes és magmás kőzetek nyomás hatására nagy mélységbe merülve és magas hőmérsékletek jelentős változásokon mennek keresztül, válnak metamorf kőzetek.Így például a mészkőből márvány, a kvarchomokkőből kvarcit.
A földkéreg szerkezetében három réteget különböztetnek meg: üledékes, "gránit", "bazalt".
Üledékes réteg(lásd 8. ábra) főként üledékes kőzetek alkotják. Itt az agyagok és palák dominálnak, a homokos, karbonátos és vulkanikus kőzetek széles körben képviseltetik magukat. Az üledékes rétegben ilyenek lerakódásai vannak ásványi, Hogyan szén, gáz, olaj. Mindegyik szerves eredetű. Például a szén az ősi idők növények átalakulásának terméke. Az üledékréteg vastagsága széles skálán mozog - egyes szárazföldi területeken a teljes hiánytól a mély mélyedésekben lévő 20-25 km-ig.
Rizs. 7. A kőzetek eredet szerinti osztályozása
"Gránit" réteg metamorf és magmás kőzetekből áll, amelyek tulajdonságaiban hasonlóak a gránithoz. A legelterjedtebbek itt a gneiszek, gránitok, kristálypalak stb. A gránitréteg nem mindenhol található, de a kontinenseken, ahol jól kifejeződik, vastagsága elérheti a több tíz kilométert is.
"Bazalt" réteg bazaltközeli kőzetek alkotják. Ezek metamorfizált magmás kőzetek, sűrűbbek, mint a "gránit" réteg kőzetei.
A földkéreg vastagsága és függőleges szerkezete eltérő. A földkéregnek több fajtája létezik (8. kép). A legegyszerűbb osztályozás szerint megkülönböztetik az óceáni és a kontinentális kérget.
A kontinentális és az óceáni kéreg vastagsága eltérő. Így, maximális vastagság alatt megfigyelhető a földkéreg hegyi rendszerek. Körülbelül 70 km. A síkság alatt a földkéreg vastagsága 30-40 km, az óceánok alatt pedig a legvékonyabb - mindössze 5-10 km.
Rizs. 8. A földkéreg típusai: 1 - víz; 2 - üledékes réteg; 3 - üledékes kőzetek és bazaltok beágyazása; 4, bazaltok és kristályos ultramafikus kőzetek; 5, gránit-metamorf réteg; 6 - granulit-mafikus réteg; 7 - normál köpeny; 8 - dekompressziós köpeny
A kontinentális és az óceáni kéreg közötti különbség a kőzetösszetétel tekintetében abban nyilvánul meg, hogy az óceáni kéregben nincs gránitréteg. Igen, és az óceáni kéreg bazaltrétege nagyon sajátos. Kőzetösszetételét tekintve eltér a kontinentális kéreg hasonló rétegétől.
A szárazföld és az óceán határa (nulla pont) nem rögzíti a kontinentális kéreg óceánivá való átmenetét. A kontinentális kéreg óceánira cserélődése az óceánban körülbelül 2450 m mélységben történik.
Rizs. 9. A kontinentális és óceáni kéreg szerkezete
A földkéregnek vannak átmeneti típusai is - szubceáni és szubkontinentális.
Szuboceáni kéreg a kontinentális lejtők és hegylábok mentén helyezkedik el, a perem- ill mediterrán tengerek. 15-20 km vastagságú kontinentális kéreg.
szubkontinentális kéreg található például a vulkáni szigetíveken.
Anyagok alapján szeizmikus szondázás - szeizmikus hullámsebesség - adatokat kapunk a földkéreg mélyszerkezetéről. Így sok váratlan dolgot hozott a Kola szupermély kút, amely először tette lehetővé több mint 12 km mélységből kőzetmintákat. Feltételezték, hogy 7 km mélységben egy „bazalt” rétegnek kell kezdődnie. A valóságban azonban nem fedezték fel, és a kőzetek között a gneiszek domináltak.
A földkéreg hőmérsékletének változása a mélységgel. A földkéreg felszíni rétegének hőmérséklete határozza meg naphő. Ez heliometrikus réteg(a görög Helio szóból - a Nap), szezonális hőmérséklet-ingadozásokat tapasztal. Átlagos vastagsága körülbelül 30 m.
Alul van még vékonyabb réteg, funkció ami állandó hőmérséklet, amely megfelel a megfigyelési hely évi középhőmérsékletének. Ennek a rétegnek a mélysége a kontinentális éghajlaton növekszik.
Még mélyebben a földkéregben egy geotermikus réteget különböztetnek meg, melynek hőmérsékletét a Föld belső hője határozza meg, és a mélységgel növekszik.
A hőmérséklet-emelkedés elsősorban a kőzeteket alkotó radioaktív elemek, elsősorban a rádium és az urán bomlása miatt következik be.
A kőzetek hőmérséklet-emelkedésének nagyságát a mélységgel ún geotermikus gradiens. Meglehetősen széles tartományban változik - 0,1 és 0,01 ° C / m között -, és függ a kőzetek összetételétől, előfordulásuk körülményeitől és számos egyéb tényezőtől. Az óceánok alatt a hőmérséklet gyorsabban emelkedik a mélységgel, mint a kontinenseken. Átlagosan minden 100 méteres mélységben 3 °C-kal melegszik fel.
A geotermikus gradiens reciproka ún geotermikus lépés. Mérése m/°C-ban történik.
A földkéreg hője fontos energiaforrás.
A földkéregnek a geológiai tanulmányozási formák számára elérhető mélységig terjedő része a föld belei. A Föld bélrendszere különleges védelmet és ésszerű használatot igényel.
A földkéreg típusai és szerkezete
A föld domborművének fő elemei a kontinenseken(kontinensek) és óceánok . Ennek megfelelően megkülönböztetik a földkéreg szerkezetének kontinentális, óceáni és átmeneti (szubkontinentális és szubóceáni) típusait.
A szeizmikus hullámok terjedési sebességének vizsgálata lehetővé teszi a földkéreg szelvényében három réteg megkülönböztetését, amelyeket konvencionálisan üledékes, gránit-metamorf és granulit-bazitnak (bazaltnak) neveznek. Ezeken a rétegeken belül a P-hullám terjedési sebessége megfelel az üledékes kőzetekben (1,8-5,0 km/s), a gránitokban (5,0-6,2 km/s) és a bazaltokban (6,0-7,6 km/s).
Üledékes réteg a földkéreg szakaszának felső részét foglalja el. Különféle üledékes, kis mennyiségben vulkáni eredetű kőzetek alkotják, amelyek sűrűsége 2,2-2,5 g/cm3. Ennek a rétegnek a vastagsága a kontinenseken 0-25 km, az óceánokban átlagosan 300-400 m között változik, elérve külön helyek 1 km.
Gránit-metamorf réteg savas összetételű magmás kőzetek, gneiszek, kristályos palák alkotják. Az ezt a réteget alkotó kőzetek kezdetben üledékesek, vulkániak és intruzívak lehetnek, majd erősen deformálódtak és átalakultak. A réteg sűrűsége 2,6-2,7 g/cm 3 . A kontinenseken az üledékes réteg alatt, helyenként (pajzsokon és hegyvidéki gyűrött területeken) a felszínre kerül. A gránitréteg vastagsága általában nem haladja meg a 25 km-t. A kontinentális lejtő alsó részén a gránitréteg kiékelődik, és az óceáni mélyedésekben hiányzik.
Granulit-mafikus (bazalt) réteg a földkéreg szakaszának alsó részén fekszik, és a Moho felszín választja el az alatta lévő köpenytől. Alapösszetételű magmás és metamorf kőzetek, valamint granulitok (gránátot tartalmazó gneiszek) alkotják, sűrűsége 2,2-2,9 g/cm 3 tartományba esik.
kontinentális kéreg a kontinentális szárazföldön és talapzaton belül fejlődött ki, és magában foglalja mindhárom nevezett réteget.
óceáni kéreg az óceánok mélyedéseit jellemzi. Itt nincs gránit-metamorf réteg, az üledékes réteg (legfeljebb 1 km vastag, ritkán több) közvetlenül a bazaltrétegre húzódik.
szubkontinentális kéreg A kontinensek és az óceánok közötti átmeneti zónában fejlesztették ki, és általában az óceánok szigetíveinek fejlődési területét foglalja el. A kontinentális kéregtől általában kisebb vastagságban különbözik, a gránit-metamorf réteg különösen elvékonyodott.
Szuboceáni kéreg a beltengerek (Fekete-tenger, Dél-Kaszpi-tenger mélyedése, Földközi-tenger) mélyedései alatt alakult ki. Jellemzője a gránit-metamorf réteg hiánya és nagy hatalomüledékes réteg.
