Kirill Degtyarev, araştırmacı, Moskova devlet üniversitesi onlara. M. V. Lomonosov.

Hidrokarbonlar açısından zengin olan ülkemizde jeotermal enerji, mevcut durum göz önüne alındığında petrol ve gazla rekabet etmesi pek mümkün olmayan bir tür egzotik kaynaktır. Ancak bu alternatif görünüm enerji hemen hemen her yerde ve oldukça verimli bir şekilde kullanılabilmektedir.

Igor Konstantinov'un fotoğrafı.

Derinliğe bağlı olarak toprak sıcaklığındaki değişiklikler.

Derinlik arttıkça termal suların ve bunları içeren kuru kayaların sıcaklığının artması.

Sıcaklık farklı bölgelerde derinliğe göre değişir.

İzlanda yanardağı Eyjafjallajokull'un patlaması, aktif tektonik ve volkanik bölgelerde, dünyanın bağırsaklarından güçlü bir ısı akışıyla meydana gelen şiddetli volkanik süreçlerin bir örneğidir.

Ülkelere göre jeotermal santrallerin kurulu kapasiteleri, MW.

Jeotermal kaynakların Rusya genelinde dağılımı. Uzmanlara göre jeotermal enerji rezervleri, organik fosil yakıtların enerji rezervlerinden birkaç kat daha fazla. Jeotermal Enerji Topluluğuna göre.

Jeotermal enerji dünyanın iç kısmının ısısıdır. Derinlerde üretilir ve Dünya yüzeyine ulaşır. farklı formlar ve farklı yoğunluklarda.

Toprağın üst katmanlarının sıcaklığı esas olarak dış (dışsal) faktörlere - güneş ışığına ve hava sıcaklığına bağlıdır. Yaz aylarında ve gündüzleri belirli derinliklere kadar ısınan toprak, kış aylarında ve geceleri ise hava sıcaklığının değişmesiyle ve derinlikle birlikte artan bir gecikmeyle soğuyor. Hava sıcaklığındaki günlük dalgalanmaların etkisi birkaç ila birkaç on santimetre arasındaki derinliklerde sona ermektedir. Mevsimsel dalgalanmalar onlarca metreye kadar toprağın daha derin katmanlarını etkiler.

Onlarca metreden yüzlerce metreye kadar belirli bir derinlikte toprak sıcaklığı, Dünya yüzeyindeki ortalama yıllık hava sıcaklığına eşit olarak sabit kalır. Oldukça derin bir mağaraya inerek bunu kolayca doğrulayabilirsiniz.

Belirli bir bölgedeki ortalama yıllık hava sıcaklığı sıfırın altında olduğunda, permafrost (daha doğrusu permafrost) olarak kendini gösterir. İÇİNDE Doğu Sibirya Yıl boyunca donan toprakların kalınlığı yani kalınlığı bazı yerlerde 200-300 m'yi buluyor.

Belirli bir derinlikten (haritadaki her nokta için farklı) itibaren Güneş ve atmosferin hareketi o kadar zayıflar ki, endojen (iç) faktörler önce gelir ve dünyanın iç kısmı içeriden ısınır, böylece sıcaklık yükselmeye başlar. derinliği olan.

Dünyanın derin katmanlarının ısınması esas olarak orada bulunan radyoaktif elementlerin bozunması ile ilişkilidir, ancak diğer ısı kaynaklarına örneğin fizikokimyasal, tektonik süreçler de denir. derin katmanlar yer kabuğu ve manto. Ancak nedeni ne olursa olsun kayaların ve bunlara bağlı sıvı ve gaz halindeki maddelerin sıcaklığı derinlikle birlikte artar. Madenciler bu olguyla karşı karşıyadır; derin madenlerde hava her zaman sıcaktır. 1 km derinlikte otuz derecelik sıcaklık normaldir ve daha derinlerde sıcaklık daha da yüksektir.

Dünyanın iç kısmından Dünya yüzeyine ulaşan ısı akışı küçüktür - ortalama olarak gücü 0,03-0,05 W/m2'dir,
veya yılda yaklaşık 350 Wh/m2. Güneş'ten gelen ısı akışının ve onun tarafından ısıtılan havanın arka planına karşı, bu farkedilmeyen bir değerdir: Güneş herkese verir metrekare dünyanın yüzeyi yıllık yaklaşık 4000 kWh, yani 10.000 kat daha fazla (tabii ki bu ortalama olarak, kutup ve ekvator enlemleri arasında büyük bir dağılımla ve diğer iklim ve hava faktörlerine bağlı olarak).

Gezegenin çoğunda içten yüzeye ısı akışının önemsizliği, kayaların düşük ısı iletkenliği ve özellikleriyle ilişkilidir. jeolojik yapı. Ancak ısı akışının yüksek olduğu yerler gibi istisnalar da vardır. Bunlar, her şeyden önce, artan tektonik fay bölgeleridir. sismik aktivite ve dünyanın iç kısmındaki enerjinin bir çıkış yolu bulduğu volkanizma. Bu tür bölgeler litosferin termal anormallikleri ile karakterize edilir; burada Dünya yüzeyine ulaşan ısı akışı birkaç kat ve hatta "normalden" daha güçlü olabilir. Volkanik patlamalar ve kaplıcalar bu bölgelerde yüzeye çok büyük miktarda ısı getirir.

Bunlar jeotermal enerjinin gelişimi için en uygun alanlardır. Rusya topraklarında burası her şeyden önce Kamçatka, Kuril Adaları ve Kafkasya.

Aynı zamanda, jeotermal enerjinin gelişimi hemen hemen her yerde mümkündür, çünkü derinlikle birlikte sıcaklık artışı evrensel bir olgudur ve görev, tıpkı mineral hammaddelerin oradan çıkarılması gibi, derinliklerden ısıyı "çıkarmak"tır.

Ortalama olarak derinlik arttıkça sıcaklık her 100 m'de 2,5-3 o C artar. Farklı derinliklerde bulunan iki nokta arasındaki sıcaklık farkının, aralarındaki derinlik farkına oranına jeotermal gradyan denir.

Karşılıklı değer jeotermal adım veya sıcaklığın 1 o C arttığı derinlik aralığıdır.

Eğim ne kadar yüksek olursa ve buna bağlı olarak kademe ne kadar düşük olursa, Dünya'nın derinliklerindeki ısı yüzeye o kadar yaklaşır ve bu alan jeotermal enerjinin gelişimi için o kadar umut verici olur.

Farklı bölgelerde jeolojik yapıya ve diğer bölgesel ve yerel koşullara bağlı olarak derinlikle birlikte sıcaklık artış hızı önemli ölçüde değişebilir. Dünya ölçeğinde jeotermal gradyanların ve adımların büyüklüğündeki dalgalanmalar 25 kata ulaşıyor. Örneğin Oregon eyaletinde (ABD) eğim 1 km'de 150 o C'dir ve Güney Afrika- 1 km'de 6 o C.

Soru şu: Büyük derinliklerde sıcaklık nedir - 5, 10 km veya daha fazla? Eğilim devam ederse, 10 km derinlikteki sıcaklığın ortalama 250-300 o C olması gerekir. Bu, ultra derin kuyulardaki doğrudan gözlemlerle az çok doğrulanır, ancak resim sıcaklıktaki doğrusal bir artıştan çok daha karmaşıktır. .

Örneğin, Baltık kristal kalkanında açılan Kola süper derin kuyusunda, 3 km derinliğe kadar sıcaklık 10 o C/1 km oranında değişir ve ardından jeotermal eğim 2-2,5 kat daha fazla olur. 7 km derinlikte, 10 km - 180 o C ve 12 km - 220 o C'de 120 o C sıcaklık zaten kaydedilmiştir.

Diğer bir örnek ise Kuzey Hazar bölgesinde açılan bir kuyu olup, burada 500 m derinlikte 42 o C, 1,5 km - 70 o C, 2 km - 80 o C, 3 km - 108 o C sıcaklıkta kaydedilmiştir. .

Jeotermal eğimin 20-30 km derinlikten itibaren azaldığı varsayılmaktadır: Dünya'nın 100 km derinliğinde tahmini sıcaklıklar 1300-1500 o C, 400 km derinlikte ise 1600 o C civarındadır. çekirdek (6000 km'den fazla derinlik) - 4000-5000 o İLE.

10-12 km'ye kadar derinliklerde açılan kuyulardan sıcaklık ölçülür; bulunmadığı yerlerde, daha derinlerde olduğu gibi dolaylı işaretlerle belirlenir. Bu tür dolaylı işaretler sismik dalgaların geçişinin doğası veya patlayan lavın sıcaklığı olabilir.

Ancak jeotermal enerji açısından, 10 km'den daha derinlerdeki sıcaklıklara ilişkin veriler henüz pratik açıdan ilgi çekici değildir.

Birkaç kilometrelik derinliklerde çok fazla ısı var, ama nasıl yükseltilir? Bazen doğanın kendisi bu sorunu bizim için doğal bir soğutucu - yüzeye çıkan veya erişebileceğimiz bir derinlikte bulunan ısıtılmış termal suların yardımıyla çözer. Bazı durumlarda derinliklerdeki su buhar durumuna kadar ısıtılır.

“Termal sular” kavramının kesin bir tanımı yoktur. Kural olarak, Dünya yüzeyine 20 o C'nin üzerinde, yani kural olarak hava sıcaklığından daha yüksek bir sıcaklıkta gelenler de dahil olmak üzere, sıvı halde veya buhar formundaki sıcak yeraltı suları anlamına gelir.

Ilık yeraltı suyu, buhar, buhar-su karışımları - bu hidrotermal enerjidir. Buna göre kullanımına dayalı enerjiye hidrotermal adı verilmektedir.

Isının doğrudan kuru kayalardan - petrotermal enerjiden çıkarılmasıyla durum daha karmaşıktır, özellikle de oldukça yüksek sıcaklıklar, kural olarak, birkaç kilometre derinlikten başlar.

Rusya topraklarında petrotermal enerjinin potansiyeli hidrotermal enerjininkinden yüz kat daha fazladır - sırasıyla 3.500 ve 35 trilyon ton standart yakıt. Bu oldukça doğaldır - Dünyanın derinliklerinin sıcaklığı her yerde mevcuttur ve termal sular yerel olarak bulunur. Ancak teknik zorluklar nedeniyle termal sular günümüzde çoğunlukla ısı ve elektrik üretmek amacıyla kullanılıyor.

Sıcaklığı 20-30 ila 100 o C arasında olan su, ısıtmaya, 150 o C ve üzeri sıcaklıktaki su, jeotermal enerji santrallerinde elektrik üretimine uygundur.

Genel olarak, Rusya'daki jeotermal kaynaklar, ton eşdeğer yakıt veya herhangi bir enerji ölçüm birimi cinsinden fosil yakıt rezervlerinden yaklaşık 10 kat daha fazladır.

Teorik olarak yalnızca jeotermal enerji ülkenin enerji ihtiyacını tam olarak karşılayabilir. Neredeyse şu anda topraklarının çoğunda bu, teknik ve ekonomik nedenlerden dolayı mümkün değildir.

Dünyada jeotermal enerjinin kullanımı çoğunlukla Orta Atlantik Sırtı'nın kuzey ucunda, son derece aktif bir tektonik ve volkanik bölgede yer alan İzlanda ile ilişkilendirilmektedir. Muhtemelen herkes hatırlar güçlü patlama 2010 yılında Eyjafjallajökull yanardağı.

Bu jeolojik özellik sayesinde İzlanda, Dünya yüzeyine çıkan ve hatta gayzer şeklinde fışkıran kaplıcalar da dahil olmak üzere çok büyük jeotermal enerji rezervlerine sahiptir.

İzlanda'da şu anda tüketilen enerjinin %60'ından fazlası Dünya'dan geliyor. Jeotermal kaynaklar ısınmanın %90'ını, elektrik üretiminin ise %30'unu sağlamaktadır. Ülkenin elektriğinin geri kalanının hidroelektrik santraller tarafından üretildiğini, yani aynı zamanda yenilenebilir bir enerji kaynağı kullanılarak üretildiğini ve İzlanda'nın bir tür küresel çevre standardı gibi göründüğünü de ekleyelim.

20. yüzyılda jeotermal enerjinin evcilleştirilmesi İzlanda'ya önemli ölçüde yardımcı oldu. ekonomik olarak. Geçtiğimiz yüzyılın ortalarına kadar çok fakir bir ülke iken, şu anda kurulu güç ve kişi başına jeotermal enerji üretimi açısından dünyada birinci sırada, enerji üretiminde ise ilk 10'da yer alıyor. mutlak değer Jeotermal enerji santrallerinin kurulu gücü. Ancak nüfusu yalnızca 300 bin kişidir ve bu da çevre dostu enerji kaynaklarına geçiş işini kolaylaştırmaktadır: buna olan ihtiyaç genellikle azdır.

İzlanda'nın yanı sıra Yeni Zelanda'da da toplam elektrik üretimi dengesinde jeotermal enerjinin yüksek payı sağlanmaktadır. ada devletleri Güneydoğu Asya(Filipinler ve Endonezya), ülkeler Orta Amerika ve toprakları aynı zamanda yüksek sismik ve volkanik aktivite ile karakterize edilen Doğu Afrika. Bu ülkeler için mevcut gelişmişlik ve ihtiyaç seviyelerinde jeotermal enerji sosyo-ekonomik kalkınmaya önemli katkı sağlamaktadır.

(Sonu takip eder.)

Dünyanın içindeki sıcaklık çoğunlukla oldukça öznel bir göstergedir, çünkü kesin sıcaklık yalnızca adı verilebilir erişilebilir yerlerörneğin, içinde Kola kuyusu(derinlik 12 km). Ancak burası yer kabuğunun dış kısmına aittir.

Dünyanın farklı derinliklerindeki sıcaklıklar

Bilim adamlarının bulgularına göre, Dünya'nın derinliklerinde her 100 metrede sıcaklık 3 derece artıyor. Bu rakam tüm kıtalar ve bölgeler için sabittir küre. Bu sıcaklık artışı yerkabuğunun üst kısmında, yaklaşık olarak ilk 20 kilometrede meydana gelir, daha sonra sıcaklık artışı yavaşlar.

En büyük artış, sıcaklığın yerin 1.000 metre derinliğinde 150 derece arttığı Amerika Birleşik Devletleri'nde kaydedildi. En yavaş büyüme, termometrenin yalnızca 6 santigrat derece yükseldiği Güney Afrika'da kaydedildi.

Yaklaşık 35-40 kilometre derinlikte sıcaklık 1400 derece civarında dalgalanıyor. Manto ile dış çekirdek arasındaki 25 ila 3000 km derinlikteki sınır 2000 ila 3000 dereceye kadar ısınır. İç çekirdek 4000 dereceye kadar ısıtılır. Karmaşık deneyler sonucunda elde edilen son bilgilere göre Dünya'nın tam merkezinde sıcaklık 6000 derece civarındadır. Güneş yüzeyinde aynı sıcaklığa sahip olabilir.

Dünyanın derinliklerinin minimum ve maksimum sıcaklıkları

Dünya içindeki minimum ve maksimum sıcaklıkları hesaplarken sabit sıcaklık kuşağından gelen veriler dikkate alınmaz. Bu bölgede sıcaklık yıl boyunca sabittir. Kemer 5 metre (tropik) ve 30 metreye kadar (yüksek enlemler) derinlikte bulunur.

Maksimum sıcaklık yaklaşık 6000 metre derinlikte ölçüldü ve kaydedildi ve sıcaklığı 274 santigrat dereceye ulaştı. Dünyanın içindeki minimum sıcaklık esas olarak gezegenimizin kuzey bölgelerinde kaydedilir; burada 100 metreden fazla derinliklerde bile termometre sıfırın altındaki sıcaklıkları gösterir.

Isı nereden geliyor ve gezegenin iç kısmında nasıl dağılıyor?

Dünyanın içindeki ısı çeşitli kaynaklardan gelir:

1) Radyoaktif elementlerin bozunması;

2) Dünyanın çekirdeğinde ısıtılan maddenin yerçekimsel farklılaşması;

3) Gelgit sürtünmesi (Ay'ın Dünya üzerindeki etkisi, ikincisinin yavaşlaması ile birlikte).

Bunlar dünyanın bağırsaklarında ısının oluşmasına ilişkin bazı seçeneklerdir, ancak soru şu: tam liste ve zaten var olanın doğruluğu hala açıktır.

Gezegenimizin iç kısmından yayılan ısı akışı yapısal bölgelere göre değişiklik göstermektedir. Dolayısıyla okyanusun, dağların veya ovaların bulunduğu bir yerde ısının dağılımı tamamen farklı göstergelere sahiptir.

Dünya, alınan enerjinin ısıyı ve sıvı suyun varlığını sürdürmeye yetecek kadar Güneş'e yakın bir konumdadır. Esas olarak bu sayede gezegenimiz yaşama elverişlidir.

Coğrafya derslerinden hatırladığımız gibi Dünya farklı katmanlardan oluşmaktadır. Gezegenin merkezine yaklaştıkça durum daha da gerginleşiyor. Şanslıyız ki, en üstteki jeolojik katman olan kabuk, nispeten sabit ve konforlu sıcaklıklara sahiptir. Ancak anlamları yere ve zamana bağlı olarak büyük ölçüde değişebilir.

Dünyanın Yapısı

Diğer karasal gezegenler gibi, gezegenimiz de katı bir metalik çekirdek, erimiş bir dış çekirdek, silikat bir manto ve bir kabuk arasında ayrım yapan silikat kayaları ve metallerden oluşur. İç çekirdeğin yarıçapı yaklaşık 1220 km, dış çekirdeğin yarıçapı ise yaklaşık 3400 km'dir.

Daha sonra manto ve yerkabuğu gelir. Mantonun kalınlığı 2890 km'dir. Bu, Dünya'nın en kalın katmanıdır. Demir ve magnezyum açısından zengin silikat kayalarından oluşur. Mantonun içindeki yüksek sıcaklıklar katı silikat malzemeyi oldukça plastik hale getirir.

Mantonun üst tabakası litosfer ve astenosfere bölünmüştür. Birincisi kabuk ve mantonun soğuk, sert üst kısmından oluşurken, astenosferin bir miktar esnekliği vardır ve bu da onu kaplayan litosferi dengesiz ve hareketli hale getirir.

Yer kabuğu

Kabuk, Dünya'nın dış kabuğudur ve toplam kütlesinin yalnızca %1'ini oluşturur. Kabuğun kalınlığı konuma göre değişir. Kıtalarda 30 km'ye ulaşabilir, ancak okyanusların altında sadece 5 km olabilir.

Kabuk birçok magmatik, metamorfik ve tortul kayadan oluşur ve bir tektonik plaka sistemi ile temsil edilir. Bu plakalar Dünya'nın mantosunun üzerinde yüzer ve muhtemelen mantodaki konveksiyon onların sürekli hareket halinde olmasına neden olur.

Bazen tektonik plakalar çarpışır, birbirinden ayrılır veya birbirine doğru kayar. Her üç tür tektonik aktivite de yer kabuğunun oluşumunun temelini oluşturur ve milyonlarca yıl boyunca yüzeyinin periyodik olarak yenilenmesine yol açar.

Sıcaklık aralığı

Kabuğun atmosferle temas ettiği dış katmanında sıcaklığı hava sıcaklığına denk gelir. Böylece çölde 35°C'ye kadar, Antarktika'da ise sıfırın altındaki sıcaklıklara ulaşabiliyor. Ortalama olarak kabuğun yüzey sıcaklığı yaklaşık 14 °C'dir.

Gördüğünüz gibi değer aralığı oldukça geniştir. Ancak yer kabuğunun büyük kısmının okyanusların altında olduğu gerçeğini dikkate almakta fayda var. Güneşten uzakta suyla buluştuğu yerde sıcaklık yalnızca 0...+3 °C olabilir.

Kıtasal kabukta bir delik kazmaya başlarsanız sıcaklık gözle görülür şekilde artacaktır. Örneğin Güney Afrika'da bulunan dünyanın en derin madeni Tau Tona'nın (3,9 km) dibinde sıcaklık 55 °C'ye ulaşıyor. Bütün gün orada çalışan madenciler klimasız yapamıyor.

Böylece, ortalama sıcaklık Yüzeyler konuma (karada veya su altında), mevsimlere ve günün saatine bağlı olarak bunaltıcı sıcaktan şiddetli soğuğa kadar değişebilir.

Ama yine de yer kabuğu kalıyor tek yer V güneş sistemi sıcaklığın yaşamın gelişmeye devam etmesine yetecek kadar sabit olduğu yer. Buna yaşanabilir atmosferimizi ve koruyucu manyetosferimizi ekleyin, gerçekten şanslıyız!

Dünyanın evriminin karakteristik bir özelliği, ifadesi gezegenimizin kabuk yapısı olan maddenin farklılaşmasıdır. Litosfer, hidrosfer, atmosfer, biyosfer, kimyasal bileşim, kalınlık ve maddenin durumu bakımından farklılık gösteren, Dünya'nın ana kabuklarını oluşturur.

Dünyanın iç yapısı

Kimyasal bileşim Toprak(Şekil 1), Venüs veya Mars gibi diğer karasal gezegenlerin bileşimine benzer.

Genel olarak demir, oksijen, silikon, magnezyum ve nikel gibi elementler baskındır. Hafif elementlerin içeriği düşüktür. Dünyadaki maddenin ortalama yoğunluğu 5,5 g/cm3'tür.

Dünyanın iç yapısına ilişkin çok az güvenilir veri bulunmaktadır. Şekil 2'ye bakalım. 2. Dünyanın iç yapısını tasvir eder. Dünya kabuk, manto ve çekirdekten oluşur.

Pirinç. 1. Dünyanın kimyasal bileşimi

Pirinç. 2. İç yapı Toprak

Çekirdek

Çekirdek(Şekil 3) Dünya'nın merkezinde yer alır, yarıçapı yaklaşık 3,5 bin km'dir. Çekirdeğin sıcaklığı 10.000 K'ye ulaşır, yani Güneş'in dış katmanlarının sıcaklığından daha yüksektir ve yoğunluğu 13 g/cm3'tür (karşılaştırın: su - 1 g/cm3). Çekirdeğin demir ve nikel alaşımlarından oluştuğuna inanılıyor.

Dünyanın dış çekirdeği, iç çekirdeğe göre daha kalındır (yarıçap 2200 km) ve sıvı (erimiş) durumdadır. İç çekirdek muazzam bir basınca maruz kalıyor. Onu oluşturan maddeler katı haldedir.

Manto

Manto- Çekirdeği çevreleyen ve gezegenimizin hacminin %83'ünü oluşturan Dünya'nın jeosferi (bkz. Şekil 3). Alt sınırı 2900 km derinlikte yer almaktadır. Manto daha az yoğun ve plastik olarak bölünmüştür. üst kısım(800-900 km), oluştuğu yer magma(Yunancadan çevrilmiş "kalın merhem" anlamına gelir; bu, dünyanın iç kısmındaki erimiş maddedir - bir karışım kimyasal bileşikler ve özel yarı sıvı haldeki gazlar dahil elementler); ve alttaki kristalin olan, yaklaşık 2000 km kalınlığındadır.

Pirinç. 3. Dünyanın Yapısı: çekirdek, manto ve kabuk

Yer kabuğu

Yer kabuğu - litosferin dış kabuğu (bkz. Şekil 3). Yoğunluğu yaklaşık iki kat daha azdır. ortalama yoğunluk Toprak, - 3 g/cm3.

Yer kabuğunu mantodan ayırır Mohorovicic sınırı(genellikle Moho sınırı olarak adlandırılır), sismik dalga hızlarında keskin bir artışla karakterize edilir. 1909 yılında Hırvat bir bilim adamı tarafından kuruldu. Andrey Mohoroviç (1857- 1936).

Mantonun en üst kısmında meydana gelen süreçler, yer kabuğundaki maddenin hareketlerini etkilediğinden, bunlar altında birleştirilir. ortak adlitosfer(taş kabuk). Litosferin kalınlığı 50 ila 200 km arasında değişmektedir.

Litosferin altında bulunur astenosfer- daha az sert ve daha az viskoz, ancak 1200 ° C sıcaklığa sahip daha plastik bir kabuk. Moho sınırını geçerek yer kabuğuna nüfuz edebilir. Astenosfer volkanizmanın kaynağıdır. Yer kabuğuna nüfuz eden veya dünya yüzeyine dökülen erimiş magma cepleri içerir.

Yer kabuğunun bileşimi ve yapısı

Manto ve çekirdeğe kıyasla yer kabuğu çok ince, sert ve kırılgan bir tabakadır. Yaklaşık 90 doğal maddeden oluşan daha hafif bir maddeden oluşur. kimyasal elementler. Bu elementler yerkabuğunda eşit olarak temsil edilmez. Yedi element (oksijen, alüminyum, demir, kalsiyum, sodyum, potasyum ve magnezyum) yer kabuğunun kütlesinin %98'ini oluşturur (bkz. Şekil 5).

Kimyasal elementlerin kendine özgü kombinasyonları çeşitli kayaları ve mineralleri oluşturur. Bunların en eskisi en az 4,5 milyar yaşındadır.

Pirinç. 4. Yer kabuğunun yapısı

Pirinç. 5. Yer kabuğunun bileşimi

Mineral litosferin hem derinliklerinde hem de yüzeyinde oluşan, bileşimi ve özellikleri bakımından nispeten homojen bir doğal cisimdir. Mineral örnekleri elmas, kuvars, alçıtaşı, talk vb.'dir. (Özellikler fiziksel özellikler Ek 2'de çeşitli mineraller bulunabilir.) Dünyadaki minerallerin bileşimi Şekil 2'de gösterilmektedir. 6.

Pirinç. 6. Dünyanın genel mineral bileşimi

Kayalar minerallerden oluşur. Bir veya daha fazla mineralden oluşabilirler.

Tortul kayaçlar - kil, kireçtaşı, tebeşir, kumtaşı vb. maddelerin çökelmesiyle oluşur su ortamı ve karada. Katmanlar halinde yatıyorlar. Jeologlar bunlara Dünya tarihinin sayfaları diyorlar çünkü onlar hakkında bilgi edinebilirler. doğal koşullar kadim zamanlarda gezegenimizde mevcuttu.

Tortul kayaçlar arasında organojenik ve inorganojenik (kırıntılı ve kemojenik) ayırt edilir.

Organojenik Kayaçlar hayvan ve bitki kalıntılarının birikmesi sonucu oluşur.

Kırıntılı kayalarönceden oluşmuş kayaların tahribat ürünlerinin hava koşulları, su, buz veya rüzgârla tahribatı sonucu oluşur (Tablo 1).

Tablo 1. Parça boyutlarına bağlı olarak kırıntılı kayaçlar

Cins adı	Serseri con'un boyutu (partiküller)
	50 cm'den fazla
	5 mm - 1 cm
	1 mm - 5 mm
Kum ve kumtaşları	0,005 mm - 1 mm
	0,005 mm'den az

Kemojenik Kayalar, deniz ve göl sularından, içinde çözünmüş maddelerin çökelmesi sonucu oluşur.

Yerkabuğunun kalınlığında magma oluşur magmatik kayalar(Şek. 7), örneğin granit ve bazalt.

Basınç etkisi altında büyük derinliklere daldırıldığında tortul ve magmatik kayalar ve yüksek sıcaklıklarönemli değişikliklere uğrayarak metamorfik kayaçlar.Örneğin kireçtaşı mermere, kuvars kumtaşı kuvarsite dönüşür.

Yer kabuğunun yapısı üç katmana ayrılır: tortul, granit ve bazalt.

Tortul tabaka(bkz. Şekil 8) esas olarak tortul kayaçlardan oluşur. Killer ve şeyller burada hakimdir ve kumlu, karbonatlı ve volkanik kayalar yaygın olarak temsil edilmektedir. Sedimanter tabakada bu tür birikintiler vardır. mineraller, Nasıl kömür, gaz, petrol. Hepsi organik kökenlidir. Örneğin kömür, eski çağlardaki bitkilerin dönüşümünün bir ürünüdür. Sedimanter tabakanın kalınlığı, bazı kara bölgelerinde tamamen yokluktan, derin çöküntülerde 20-25 km'ye kadar büyük ölçüde değişir.

Pirinç. 7. Kayaların kökene göre sınıflandırılması

"Granit" katmanıözellikleri bakımından granite benzer metamorfik ve magmatik kayalardan oluşur. Burada en yaygın olanları gnayslar, granitler, kristal şistler vb.'dir. Granit tabakası her yerde bulunmaz, ancak iyi ifade edildiği kıtalarda maksimum kalınlığı birkaç on kilometreye ulaşabilir.

"Bazalt" katmanı bazaltlara yakın kayalardan oluşmuştur. Bunlar, "granit" tabakasının kayalarından daha yoğun, metamorfize olmuş magmatik kayalardır.

Yer kabuğunun kalınlığı ve dikey yapısı farklıdır. Yer kabuğunun birkaç türü vardır (Şekil 8). En basit sınıflandırmaya göre okyanus kabuğu ve kıtasal kabuk arasında ayrım yapılır.

Kıta ve okyanus kabuğunun kalınlığı farklılık gösterir. Bu yüzden, maksimum kalınlık yer kabuğunun altında gözlenir dağ sistemleri. Yaklaşık 70 km'dir. Ovaların altında yer kabuğunun kalınlığı 30-40 km, okyanusların altında ise en incesidir - sadece 5-10 km.

Pirinç. 8. Yer kabuğunun türleri: 1 - su; 2- tortul tabaka; 3 — tortul kayaçların ve bazaltların ara katmanları; 4 - bazaltlar ve kristalin ultrabazik kayaçlar; 5 – granit-metamorfik tabaka; 6 – granülit-mafik katman; 7 - normal manto; 8 - sıkıştırılmamış manto

Kıtasal ve okyanusal kabuk arasındaki kayaların bileşimindeki fark, okyanus kabuğunda granit tabakasının bulunmaması ile ortaya çıkar. Ve okyanus kabuğunun bazalt tabakası çok benzersizdir. Kaya bileşimi açısından benzer bir kıtasal kabuk katmanından farklıdır.

Kara ve okyanus arasındaki sınır (sıfır işareti), kıtasal kabuğun okyanus kabuğuna geçişini kaydetmez. Kıtasal kabuğun okyanus kabuğuyla değiştirilmesi okyanusta yaklaşık 2450 m derinlikte meydana gelir.

Pirinç. 9. Kıtasal ve okyanusal kabuğun yapısı

Ayrıca yer kabuğunun geçiş türleri de vardır - okyanus altı ve kıta altı.

Okyanus altı kabuk Kıtasal yamaçlar ve etekler boyunca yer alan, kenar ve kenarlarda bulunabilir. Akdeniz denizleri. 15-20 km kalınlığa kadar kıtasal kabuğu temsil eder.

Kıta altı kabukörneğin volkanik ada yaylarında bulunur.

Malzemelere dayalı sismik sondaj - sismik dalgaların geçiş hızı - yer kabuğunun derin yapısına ilişkin veriler elde ederiz. Böylelikle ilk kez 12 km'den fazla derinlikten kaya örneklerinin görülmesini mümkün kılan Kola süper derin kuyusu, pek çok beklenmedik şeyi de beraberinde getirdi. 7 km derinlikte “bazalt” tabakasının başlaması gerektiği varsayılmıştır. Gerçekte keşfedilmemişti ve kayaların arasında gnayslar çoğunluktaydı.

Yerkabuğunun sıcaklığının derinlikle değişmesi. Yerkabuğunun yüzey tabakasının belirlediği bir sıcaklık vardır. güneş ısısı. Bu helyometrik katman(Yunanca helio - Güneş'ten), mevsimsel sıcaklık dalgalanmaları yaşanıyor. Ortalama kalınlığı 30 m kadardır.

Aşağıda daha da ince bir katman var. karakteristik özellik hangisi sabit sıcaklık gözlem alanının ortalama yıllık sıcaklığına karşılık gelir. Karasal iklimlerde bu tabakanın derinliği artar.

Yer kabuğunun daha derinlerinde, sıcaklığı Yer'in iç ısısı tarafından belirlenen ve derinlikle artan bir jeotermal katman vardır.

Sıcaklıktaki artış esas olarak, başta radyum ve uranyum olmak üzere kayaları oluşturan radyoaktif elementlerin bozunması nedeniyle meydana gelir.

Kayaçlarda derinlik arttıkça sıcaklık artışı miktarına denir. jeotermal gradyan. Oldukça geniş bir aralıkta (0,1 ila 0,01 °C/m) değişir ve kayaların bileşimine, oluşma koşullarına ve bir dizi başka faktöre bağlıdır. Okyanusların altında sıcaklık derinlikle birlikte kıtalara göre daha hızlı artar. Ortalama olarak her 100 metre derinlikte hava 3°C ısınır.

Jeotermal gradyanın tersi denir jeotermal sahne. m/°C cinsinden ölçülür.

Yer kabuğunun ısısı önemli bir enerji kaynağıdır.

Yerkabuğunun jeolojik çalışma formlarının erişebileceği derinliklere uzanan kısmı Dünyanın bağırsakları. Dünyanın iç kısmı özel koruma ve makul kullanım gerektirir.

Yerkabuğunun çeşitleri ve yapısı

Dünyanın rahatlamasının ana unsurları: kıtalar(kıtalar) ve okyanuslar . Buna göre, yer kabuğunun kıta, okyanus ve geçiş (kıta altı ve okyanus altı) türleri ayırt edilir.

Sismik dalgaların yayılma hızlarının incelenmesi, yer kabuğunun bölümünde geleneksel olarak tortul, granit-metamorfik ve granülit-mafik (bazalt) olarak adlandırılan üç katmanı ayırt etmemizi sağlar. Bu katmanlarda boyuna dalgaların hızları tortul kayaçlardaki (1,8-5,0 km/s), granitlerdeki (5,0-6,2 km/s) ve bazaltlardaki (6,0-7,6 ​​km/s) hızlara karşılık gelir.

Tortul tabaka yer kabuğunun üst kısmını kaplar. Yoğunluğu 2,2 ila 2,5 g/cm3 olan çeşitli tortul ve az miktarda volkanik kayalardan oluşur. Bu tabakanın kalınlığı kıtalarda 0 ila 25 km, okyanuslarda ise ortalama 300-400 m arasında değişmekte olup, seçilmiş yerler 1 km.

Granit-metamorfik katman asidik magmatik kayaçlar, gnayslar ve kristalin şistlerden oluşur. Bu tabakayı oluşturan kayalar başlangıçta tortul, volkanojenik ve müdahaleci olabilir, daha sonra yüksek oranda yerinden çıkmış ve başkalaşıma uğramış olabilir. Katman yoğunluğu 2,6-2,7 g/cm3. Kıtalarda tortul tabakanın altında yer alır ve bazı yerlerde (kalkanlarda ve dağların kıvrımlı alanlarında) yüzeye çıkar. Granit tabakasının kalınlığı genellikle 25 km'yi geçmez. Kıta yamacının alt kısmında granit tabakası sıkışır ve okyanus havzalarında yoktur.

Granülit-mafik (bazalt) katman yer kabuğunun alt kısmında yer alır ve alttaki mantodan Moho yüzeyi ile ayrılır. Yoğunluğu 2,2-2,9 g/cm3 aralığında olan, bazik bileşimli magmatik ve metamorfik kayaçlardan ve granülitlerden (granat içeren gnayslar) oluşur.

Kıtasal kabuk Kıta karası ve sahanlığında gelişmiştir ve adı geçen üç katmanın tümünü içerir.

Okyanus kabuğu okyanus hendeklerini karakterize eder. Burada granit-metamorfik katman yoktur ve tortul katman (1 km'ye kadar kalınlıkta, nadiren daha fazla) doğrudan bazalt katmanının üzerinde yer alır.

Kıta altı kabuk Kıtalar ve okyanuslar arasındaki geçiş bölgesinde gelişmiştir ve genellikle okyanusların ada yaylarının gelişim bölgesini kaplar. Genel olarak daha düşük kalınlığıyla kıtasal kabuktan farklıdır; granit-metamorfik tabaka özellikle incedir.

Okyanus altı kabuk iç denizlerin (Karadeniz, Güney Hazar Havzası, Akdeniz) çöküntüleri altında gelişmiştir. Granit-metamorfik bir tabakanın bulunmaması ile karakterize edilir ve yüksek güç tortul tabaka.