Литосфера. Жердің ішкі құрылымы неден құралады?

Жаңамен танысу
Сен литосфераның құрылымы мен заттық құрамын анықтай отырып, "Жердің ішкі құрылымын қалай зерттейді? Жердің ішкі құрылымы қандай? Жердің ішкі құрылымы оның бетінің кескінін қалай қалыптастырады? Литосфераның қабаттары неден тұрады?" деген сұрақтарға жауап аласың. 

 Жер сфераларының пайда болуы

-1-

Жердің ішінде орын алатын көптеген үдерістер оның бетінің кескінін қалыптастырады. Магма жер қойнауынан беткейге шығып, жанартауларды түзеді, ал оның ағындары қатып, ғажайып лава платоларын түзеді. Жер бетінің әртүрлі бөліктерінің соқтығысуының нәтижесінде таулар түзіледі. Көптеген жер сілкіністері жер бедерінің өзгеруіне әкеледі: жер бетінің әртүрлі бөліктерінің опырылуы, жапырылуы орын алады, таулар құлайды. Мұның бәрі тізбектеле келіп, табиғаттың басқа компоненттерінің де өзгеруіне алып келеді. 

-2-

Біз күнделікті шаруашылықтағы іс-әрекетімізде пайдаланатын және «пайдалы қазбалар» деп атайтын тау жыныстары мен минералдар да Жер қойнауының ішінде түзіледі. Гидросфера мен атмосфера секілді Жердің қатты беті де, негізінен заттардың жоғарғы мантиядан бөлінуі нәтижесінде қалыптасқан. Оның қалыптасуы мұхиттардың түбінде әлі де жалғасуда. Жоғарыда айтылғандардың негізінде, «біздің ғаламшарымыздың ішкі құрылымы мен оның ішіндегі үдерістерді білу жер бетінің табиғатын түсіну үшін аса маңызды» деген қорытынды шығады.

Жер сфераларының пайда болу реті

Литосфера

(жертану, геотектоника, геоморфология, сейсмология, жанартаутану)

Алдымен жер және оның қатты қабықшасы – литосфера пайда болды.

Жер сфераларының пайда болу реті

Атмосфера

(метеорология мен климатология)

Ғаламшар қойнауынан шыққан газдардан атмосфера пайда болды.

Жер сфераларының пайда болу реті

Гидросфера

(мұхиттану, құрлық гидрологиясы)

Жер мантиясының дегазациясының нәтижесінен алғашқы гидросфера мен атмосфера пайда болды.

Жер сфераларының пайда болу реті

Биосфера 

(биогеография, топырақ географиясы)

Органикалық заттардың пайда болуынан тіршілік пайда болды және биосфера дамыды

Жер сфераларының пайда болу реті

Табиғи-аймақтық кешендер

(географиялық қабық туралы ғылым, ландшафтану, геоэкология)

Жер сфераларының өзара байланысының арқасында жердің беткі қабаты туралы хабардар ететін табиғи-аймақтық кешендер пайда болды

Жердің ішкі құрылымын қалай зерттейді? 

Әдістер

Оның бірнеше әдісі бар.
​Мысалы: жер бетіне төгілген лава құрамын зерттеуі. Кейде терең ұңғымалар қазады. Алайда бұл әдісте де шектеу бар. Адамдар 12 шақырымнан тереңге аса алмады, өйткені жер қойнауындағы температураның жоғарылығы сонша – ешбір техника оның әсеріне шыдай алмайды. Әрбір 100 м тереңдік сайын ол 3°С-қа артады.


​Сейсмикалық толқындардың көмегімен зерттеу әдісі

Жердің ішкі құрылымын сейсмикалық толқындардың көмегімен зерттеу әдісі – ең сенімді тәсіл. Әртүрлі жер сілкіністері барысында Жер қойнауларында түрлі толқындар туындайды, оларды сейсмикалы деп атайды: 1) ең жылдам бойлы Р-тол ындар (яғни бастапқы – primary);
​2) анағұрлым баяу көлденең S-тол ындар (яғни қайталама – secondary).


​Толқындардың екі түрі де тығыз заттар арқылы жылдамырақ өтеді. Зат неғұрлым тығыз болса, толқындардың жылдамдығы соғұрлым жылдамырақ.  Р-толқындар қатты заттармен қатар сұйық заттар арқылы да өте алады. S-толқындар сұйық орта арқылы өте алмайды. Осы толқын түрлерінің өту жылдамдығы арқылы тығыз не тығыз емес қабаттардың қай жерде орналасқанын анықтау мүмкін болды. Ал                           S-толқындардың өту ерекшеліктері арқылы ғаламшардың ішкі қабаттарының қатты, тұтқыр немесе сұйық агрегатты күйін анықтау мүмкін болды.

Өз ойыңмен бөліс!

Мәтінде берілген ақпарат қандай мамандық иелеріне аса маңызды және неліктен деп ойлайсыңдар?

Жердің ішкі құрылымы қандай? Литосфера жайлы

Жер қабаттары

Литосфера

Мантия

Ядро

45-сурет. Жердің ішкі құрылымы

Литосфера—Жер қыртысынан және астеносфераға дейінгі жоғарғы мантия бөлігінен тұратын Жердің қатты қабықшасы.
Литосфера = жер қыртысы + жоғарғы мантия бөлігі. Жер қыртысы мен жоғарғы мантия бөлігі бір-бірінен Мохоровичич шегарасымен бөлініп тұр. Осы шегарада сейсмикалық толқындардың өту жылдамдығы дереу артады.

Есіңде сақта!

Жердің жоғары мантиясындағы тығыздық, беріктік және тұтқырлық қасиеттері төмен қабат астеносфера деп аталады.

Ол литосферадан төмен орналасқан: Жоғарғы шегарасы мұхиттар астында 100 км тереңдік шамасында; төменгі шегарасы – 250–350 км тереңдікте. Астеносфера жер қыртысында орын алатын эндогенді үдерістердің (магматизм, метаморфизм т.б.) пайда болуында маңызды рөл атқарады.

Топтық жұмыс

«Жер қыртысының химиялық элементтері» дөңгелек диаграммасын құрыңдар.

Химиялық элементтер

Литосфераның құрылымы

46-сурет. Литосфераның құрылымы

Есіңде сақта!

Зертхана шарттарында гранит және базальт қабаттары толқындарының өту жылдамдығы толқындардың граниттер мен базальттардан өту жылдамдығына сай келетін заттардан тұрады.

Сейсмикалық толқындардың қандай ерекшелігі мантияның жоғарғы бөлігіндегі зат тығыздығының анағұрлым жоғары екендігін болжауға себеп болады?


Жеке жұмыс

1. 46-суретті литосфераның әртүрлі бөліктеріндегі қалыңдықтар туралы мәліметтермен толықтырыңдар.
2. 46-суреттен Мохоровичич шегарасы мен астеносфераны көрсетіңдер.
3. Жер қыртысымен салыстырғанда, Мохоровичич шегарасынан төменгі бөлікте заттардың тығыздығы қандай болады?​

-1-

Ғалымдар жер қыртысының жоғарыдан төмен қарай шөгінді, гранит және базальт қабаттарынан тұратынын анықтай алды. Алайда ол барлық жерде бірдей емес. Құрлықтардың астында ол шөгінді, гранит және базальт қабаттарынан, ал мұхиттардың астында тек қана базальт және жұқа шөгінді қабаттардан тұрады. Мұхиттық жер қыртысында гранитті қабат жоқ (46-сурет).

-2-

Жер қыртысынан төменде анағұрлым тығыз зат қабаты орналасқандықтан, сейсмикалық толқындардың өту жылдамдығы айтарлықтай артады (6,7–7,6 км/сек-тан бастап 7,9–8,2 км/сек-ке дейін). Бұл осы қабаттағы заттардың жоғары қысымға байланысты тығыздалған күйде болатындығын болжауға себеп болды. Бұл қабат – мантияның жоғарғы бөлігі және жер қыртысымен бірге литосфераны құрайды.

-3-

Литосфераның қалыңдығы жазықтар астында орташа есеппен 35–40 шақырымнан, таулы аудандардың астында 70 шақырымға дейін өзгеріп отырады. Ежелгі таулардың астында жер қыртысының қалыңдығы одан да жоғары. Гималайдың астында оның қалыңдығы 90 шақырымға жетеді. Ең жұқа мұхиттардың астында жер қыртысы – орташа есеппен шамамен 7–10 км, ал Тынық мұхиттың кейбір аудандарында 5 км-ге дейін (46-сурет).

-4-

Литосфера үйлесімдері әртүрлі тау жыныстары мен минералдарды құрайтын түрлі химиялық элементтерден тұрады. Олардың құрамында оттегі шамамен 47%, кремний 30%, алюминий 8%, темір 5%, кальций, натрий, калий, магний болады. Олардың әрқайсысы – 2-3%-дан ең көп таралған химиялық элементтер. Осы сегіз элементтің үлесіне жер қыртысы массасының 99%-ы тиесілі.

Мантия

-1-

Жер қыртысы мен ядро арасында 30 шақырымнан 2900 шақырымға дейінгі тереңдікте мантия орналасқан. Мантия – ғаламшардың ең ірі бөлігі, оның массасы Жер массасының 67%-ын және оның көлемінің шамамен 83%-ын құрайды. Ол 90 км тереңдікке дейінгі жоғарғы мантия және төменгі мантиядан тұрады. 

-2-

Мантияның жоғарғы қабаты берік әрі қатты болып келеді және жер қыртысымен бірге литосфераны түзейді. Мантияда орын алатын үдерістер жер қыртысына және Жер бетіне әсер етеді. Ол – құрлықтардың қозғалуы, вулканизм, жер сілкіністері, таулардың түзілуі және кенді орындардың қалыптасуының себебі. 

-3-

Литосферадан төменде, мантия бетінен шамамен 150–200 км тереңдікте астеносфера орналасқан. Заттардың агрегаттық күйіне қарай астеносфераның қаттылығы мен тұтқырлығы төмен. Алайда ол – 1200°С температурамен анағұрлым иілімді қабықша. 

-4-

Вулканизм үдерістері астеносферамен байланысты, өйткені жер қыртысына енетін не жер бетіне төгілетін ерітілген магма ошақтары сонда орналасқан (45-сурет).

Өз ойыңмен бөліс!

«Мантия жер қыртысынан төмен орналасқан» сөйлемі неліктен «Мантия литосферадан төмен орналасқан» сөйлеміне қарағанда анағұрлым дұрыс?

Ғалымдар: «Тау жыныстарының температурасы мантияда Жер астына тереңдеген сайын, орташа есеппен әрбір 33 метрде 1°С-қа артады және 1000°С-тан 2000°С-қа дейін өзгереді», – деп санайды. Сондықтан заттар ерітілген күйде болуы мүмкін. Алайда аса жоғары қысымның арқасында олар біз ойлағаннан анағұрлым қатты. Төменгі мантия оливин және пироксен секілді қатты кристалл заттардан құралады (47-сурет).

47- сурет. Оливин (Wikipedia)
47-сурет. Пироксен

Сен зерттеушісің

Р-толқындар мен S-толқындар мантия қабаттары арқылы қалай өтеді? Сейсмикалық толқындардың жылдамдығы қай бағытта артып, қай бағытта баяулайтын болады?

Ядро

Жердің қақ ортасында ядро орналасқан, оның тереңдігі 2900 шақырымды құрайды, ал орташа радиусы 3500 шақырымға тең. Ядроны қатты ішкі және сұйық сыртқы ядро деп бөледі. Сыртқы ядро сұйық болып келеді, құрамында темір мөлшері көп және үздіксіз қозғалыста болады. Ал ядроның ішкі аймағы қатты деп есептелінеді. Ғалымдардың гипотезасына сәйкес заттардың қаттылығы орасан температура және қысыммен қамтамасыз етіледі. Ядроның құрамына темір кіреді және кремний, күкірт, оттегі, сутегі де болуы мүмкін.

Жердің қабаттары

Өз ойыңмен бөліс!

Сейсмикалық толқындардың ядро қабаттары арқылы өту ерекшеліктері қандай болады деп ойлайсыңдар?

Жердің ішкі құрылымы оның бетінің кескініне қалай әсер етеді?

49-сурет. Литосфералық тақталар
48-сурет. Жердің ішкі үдерістері

-1-

Тереңдеген сайын, Жер қойнауындағы температура жоғарылайды. Мысалы: 1000 м тереңдіктегі жер қыртысында кеншілер ыстық жағдайда (шамамен 30оС) жұмыс істейді. Мантиядағы температура бірнеше жүздеген градустан 2500оС-қа дейін жетеді. Ядродағы температура 5000оС-қа жетеді. Ол мантиядағы температураға әсер етеді. Сондағы заттар ерітілген күйде болады. Алайда олар сұйық емес, өйткені аса жоғары қысым оларды қатты күйде ұстайды. Неғұрлым терең болса, қысым соғұрлым жоғары. Ал ерітілген заттар әрқашан да жоғары қысым аймағынан төмен қысым аймағына қарай жылжиды.

-2-

Сондықтан олардың ағыс сипаты тік сипатқа ие, яғни заттардың ағыны төменнен жоғары қарай ағады. Жоғарғы мантияның заты үздіксіз және белсенді түрде қозғалып, литосфера мен жер қыртысының қозғалысын тудырады. Заттардың тік ағыны мантияның жоғарғы бөлігінде литосферамен соқтығысады және жан-жаққа жайылып кетеді (48-сурет).Осы қосарланған ағындар литосфераны жан-жаққа тартып әкеткендей болады. Ал литосфера шынымен де литосфера тақталары деп аталатын ірі блоктарға бөлінген (49-сурет). Литосфера тақталары астеносфера бетімен сырғиды.

-3-

Астеносфера заты пластикалық (қатты денелер мен сұйықтық арасындағы көшпелі) күйде болады. Нәтижесінде литосфераның негізі жоғарғы мантияның осы қабатында жүзіп жүргендей болады. Заттардың ағыны оларды бір-бірімен соғыстырады немесе бір-бірінен алшақтатады. Литосфераның жеке бөліктері (блоктар) миллиондаған жылдар ішінде бір-біріне тәуелсіз түрде жүздеген және мыңдаған шақырымға жылжиды. Соқтығысқан орындарда литосфера тақталарының жиектері қатпарланып мыжылады және таулар пайда болады.

-4-

Литосфера тақталары тарайтын жерлерде сызаттар пайда болады және олардың бойымен лава көтеріледі. Жанартаулар осылайша қалыптасады. Қатқан лава, Жер қойнауына көтерілген магма салқындау және көптеген заттармен өзара әрекеттесу барысында алуан түрлі пайдалы қазбаларды түзеді. Литосфера тақталары қозғалысының көпшілігі күшті жер сілкіністері және цунамилермен қатар жүреді.

1. «Жердің ішкі құрылымы оның бетінің кескініне қалай әсер етеді?» айдарындағы мәтін мен осы суреттер өзара қалай байланысады?

2. 48-суреттің мазмұнын сызба түрінде бейнелеңдер, негізгі элементтерді жазыңдар және түсіндіріңдер.

Ойыңды тұжырымда

Сызбамен жұмыс

Мәтін және берілген 44–46-суреттердің негізінде Жердің ішкі құрылымын жеткілікті деңгейде егжей-тегжейлі көрсететін ірі масштабты сызба жасаңдар. Сызбаны санды деректер, қысқаша түсіндірмелер, қосымша шартты белгілер және элементтермен толықтырыңдар. Сызбаның мазмұнын бүкіл сыныпқа түсіндіріңдер.

  • Жер қыртысы
  • литосфера
  • сұйық күйге ауыса алады
  • сұйық күйге ауыса алмайды

Топтық жұмыс

1. 49-сурет бойынша литосфера тақталарының санын көрсетіңдер. Суретті литосфера құрылымының картасымен салыстырыңдар және әр тақтаның атауын анықтаңдар. Тақталардың қайсысында екі, ал қайсысында үш қабат бар?
2. Қазақстан аумағы орналасқан литосфера тақтасын анықтаңдар.
3. Литосфера тақталары қозғалысының ықтимал екі себебін анықтаңдар.

Өтінемін күте тұрыңыз