1
BUDOWA ZIEMI
Budowa globu
Promie
ń
równikowy 6378,24 km
Promie
ń
biegunowy 6356,86 km
Ró
Ŝ
nica 21,38 km
Bezpo
ś
rednie dane o budowie Ziemi pochodz
ą
tylko z przypowierzchniowej
warstwy. Najgł
ę
bsze na
ś
wiecie kopalnie to kopalnie złota w RPA:
- Savuka – 3777 m
-
Tau Tona - 3585 (docelowa gł
ę
boko
ść
3902 m)
Najgł
ę
bsze wiercenie ponad 12 km na Półwyspie Kola:
Kolskaja Swierchgłubokaja
12 262 m
W stosunku do promienia ziemskiego jest to tylko ułamek procenta.
Budow
ę
gł
ę
bszych partii Ziemi rozpoznano głównie za pomoc
ą
fal sejsmicznych,
obserwuj
ą
c ich zachowanie podczas przechodzenia przez ró
Ŝ
ne o
ś
rodki.
Fale sejsmiczne powstaj
ą
wskutek zaburzenia równowagi w ciele spr
ęŜ
ystym jakim
jest skorupa ziemska i gł
ę
bsze partie Ziemi.
W chwili zaburzenia równowagi powstaj
ą
:
•
fale podłu
Ŝ
ne P (primary)– drgania rozchodz
ą
si
ę
w tym samym kierunku, w
którym porusza si
ę
fala
2
•
fale poprzeczne S (secondary) – drgania s
ą
prostopadłe do kierunku
rozchodzenia si
ę
fal. Rozchodz
ą
si
ę
wył
ą
cznie w ciałach stałych
•
gdy
fale
sejsmiczne
dotr
ą
do
powierzchni
Ziemi
powstaj
ą
fale
powierzchniowe
Pr
ę
dko
ść
fal sejsmicznych zale
Ŝ
y od wła
ś
ciwo
ś
ci spr
ęŜ
ystych i g
ę
sto
ś
ci o
ś
rodka,
w którym si
ę
rozchodz
ą
. Znaj
ą
c pr
ę
dko
ść
fal mo
Ŝ
na okre
ś
li
ć
g
ę
sto
ść
o
ś
rodka. Im
wi
ę
ksza g
ę
sto
ść
skały tym wi
ę
ksza pr
ę
dko
ść
fal sejsmicznych. Z pr
ę
dko
ś
ci
rozchodzenia si
ę
fal sejsmicznych mo
Ŝ
na wnioskowa
ć
o g
ę
sto
ś
ci skały. Poprzeczne i
podłu
Ŝ
ne fale sejsmiczne rozchodz
ą
si
ę
z ró
Ŝ
n
ą
pr
ę
dko
ś
ci
ą
, od kilkuset m/s w
lu
ź
nych skałach osadowych do 8 km/s w skrajnie zasadowych perydotytach. Fale
podłu
Ŝ
ne s
ą
dwukrotnie szybsze od fal poprzecznych
.
Pr
ę
dko
ść
fal km/s
Rodzaj skał
podłu
Ŝ
nych
poprzecznych
łupki krystaliczne
5,5-7
2,8-3,3
bazalty
6-6,2
3,5
granitoidy
5-5,5
3
wapienie
3,8-5,7
2,4-3,4
piaski
0,5-2
0,3-1,5
3
Fale sejsmiczne i podłu
Ŝ
ne rozchodz
ą
si
ę
z ró
Ŝ
n
ą
pr
ę
dko
ś
ci
ą
, a na pewnych
gł
ę
boko
ś
ciach skokowo zmieniaj
ą
pr
ę
dko
ść
, ulegaj
ą
odbiciu lub załamaniu.
Wykazuj
ą
istnienie powierzchni nieci
ą
gło
ś
ci.
•
Pierwsza i najbardziej znana jest powierzchnia Mohorowicica
(chorwacki
geofizyk
1857-1936).
Moho znajduje si
ę
pod kontynentami na gł
ę
boko
ś
ci 50-60 km. Powierzchnia ta
uznana jest za granic
ę
mi
ę
dzy skorup
ą
ziemsk
ą
a płaszczem Ziemi. Według
najnowszych bada
ń
powierzchnia ta ma charakter strefy o grubo
ś
ci kilku kilometrów i
nale
Ŝ
y j
ą
nazywa
ć
warstw
ą
Moho.
4
•
Najbardziej wyra
ź
na jest strefa nieci
ą
gło
ś
ci
rozdzielaj
ą
ca stał
ą
materi
ę
płaszcza
i ciekłe j
ą
dro zewn
ę
trzne -
NIECI
Ą
GŁO
ŚĆ
GUTENBERGA
B.Gutenberg
(1889 – 1960
)
Granica mi
ę
dzy płynnym j
ą
drem zewn
ę
trznym
i stałym j
ą
drem wewn
ę
trznym
NIECI
Ą
GŁO
ŚĆ
INGE LEHMAN
Inge Lehman
( 1888 – 1993 )
Powierzchnie nieci
ą
gło
ś
ci pozwalaj
ą
wydzieli
ć
w globie kilka stref:
1. Skorupa ziemska – jest zróznicowana, inn
ą
budow
ę
ma pod kontynentami i
inn
ą
pod oceanami.
Jest trójwarstwowa: warstwa osadowa, granitowa i
bazaltowa.
- Skorupa kontynentalna (bloki kontynentów) jest trój warstwowa. Składa si
ę
z warstwy osadowej o grubo
ś
ci do kilkunastu kilometrów,
ś
rednio kilka.
Warstwy granitowej o grubo
ś
ci od kilku do 30 km.
Ś
rednio kilkana
ś
cie.
Warstwy bazaltowej o grubo
ś
ci od kilku do 40 km,
ś
rednio 20 km. Cała
skorupa kontynentalna osi
ą
ga grubo
ść
około 80km,
ś
rednio 40 i najbardziej
mi
ąŜ
sza jest pod wysokimi górami.
- Skorupa oceaniczna – wyst
ę
puje pod otwartymi oceanami. Składa si
ę
z
-
warstwy osadowej o grubo
ś
ci od kilkuset metrów do kilku km, zło
Ŝ
onej
z naprzemianległych skał osadowych i law bazaltowych
-
warstwy bazaltowej – zło
Ŝ
onej z bazaltu i gabra o mi
ąŜ
szo
ś
ci 5-6 km.
Cała skorupa oceaniczna osi
ą
ga grubo
ść
około 12 km jest wi
ę
c
kilkakrotnie cie
ń
sza od skorupy kontynentalnej.
5
Płaszcz Ziemi (mezosfera) wyst
ę
puje pod skorup
ą
ziemsk
ą
i jest oddzielony od niej
powierzchni
ą
Moho. Rozci
ą
ga si
ę
do gł
ę
boko
ś
ci 2900 km. Górna cz
ęść
zbudowana
jest z perydotytów i pod wzgl
ę
dem wła
ś
ciwo
ś
ci fizycznych (twarda) przypomina
skorup
ę
i z ni
ą
wła
ś
nie tworzy litosfer
ę
.
Litosfera si
ę
ga do gł
ę
boko
ś
ci 75-125 km i jest podzielona na bloki zwane płytami
litosfery. Poni
Ŝ
ej tej gł
ę
boko
ś
ci znajduje si
ę
astenosfera. W astenosferze zmianie
ulegaj
ą
wła
ś
ciwo
ś
ci skał na przestrzeni zaledwie kilku km. W rezultacie wzrostu
temperatury znajduj
ą
si
ę
one w stanie ciekłym, przypominaj
ą
podgrzan
ą
smoł
ę
.
Astenosfera si
ę
ga do gł
ę
boko
ś
ci 350 km. W jej sp
ą
gu wzrasta ci
ś
nienie i płaszcz
staje si
ę
twardy. Poni
Ŝ
ej 660 km rozci
ą
ga si
ę
płaszcz dolny. Cz
ęść
górna płaszcza
ma g
ę
sto
ść
około 5,0 g/cm
3
(perydotyt z domieszk
ą
chromu) a dolna zawiera wi
ę
cej
niklu, 6,0 g/cm
3
.
J
ą
dro Ziemi (barysfera) oddzielone jest od płaszcza wyra
ź
n
ą
powierzchni
ą
nieci
ą
gło
ś
ci.
Ś
rednica wynosi 3470 km. Do głeboko
ś
ci 5150 km. 2250 to j
ą
dro
zewn
ę
trzne zbudowane z
Ŝ
elaza i niklu w stanie ciekłym a poni
Ŝ
ej j
ą
dro
wewn
ę
trzne w stanie stałym.
LITOSFERA najbardziej zewn
ę
trzna warstwa kuli ziemskiej. Obejmuje skorup
ę
ziemsk
ą
i warstw
ę
perydotytow
ą
górnego płaszcza. Si
ę
ga gł
ę
boko
ś
ci 75–125 km.
Podzielona na bloki zwane płytami litosfery. Jest sztywna.
6
ASTENOSFERA – półplastyczna warstwa wyst
ę
puj
ą
ca bezpo
ś
rednio pod litosfer
ą
.
Jest podatna na deformacje plastyczne z powodu wysokiej temperatury,
bliskiej temperaturze topnienia skał.
Jej grubo
ść
wynosi ok. 100 km. Nale
Ŝ
y do górnego płaszcza.
Na astenosferze unosz
ą
si
ę
płyty litosfery.
MEZOSFERA –
rozci
ą
ga si
ę
poni
Ŝ
ej astenosfery i si
ę
ga a
Ŝ
do j
ą
dra ziemi (czyli
do barysfery).
Wskutek wysokiego ci
ś
nienia materiał skalny jest w stanie stałym.
Warstwa perydotytowa, astenosfera i mezosfera to cz
ęś
ci składowe PŁASZCZA.
J
ą
dro (BARYSFERA) oddzielone jest od płaszcza nieci
ą
gło
ś
ci
ą
Gutenberga.
Ś
rednica j
ą
dra wynosi 3470 km. Zbudowane jest głównie z
Ŝ
elaza i niklu.
J
ą
dro zewn
ę
trzne (do gł
ę
boko
ś
ci 5100 km) - jest w stanie ciekłym. J
ą
dro wewn
ę
trzne
- w stanie stałym. G
ę
sto
ść
j
ą
dra wewn
ę
trznego: 12 – 17 g/cm3.