Thuộc tính của vỏ địa lý. Các đặc điểm định tính quan trọng nhất của đường bao địa lý, sự phân biệt của nó thành các phức hợp lãnh thổ tự nhiên

Giai đoạn sự phát triển tiến hóa Trái đất

Trái đất hình thành thông qua sự ngưng tụ của một phần chủ yếu ở nhiệt độ cao với một lượng đáng kể sắt kim loại và vật chất gần Trái đất còn lại, trong đó sắt bị oxy hóa và biến thành silicat, có lẽ đã hình thành nên Mặt trăng.

Những giai đoạn đầu phát triển của Trái đất không được ghi lại trong hồ sơ địa chất đá, từ đó các ngành khoa học địa chất đã tái hiện thành công lịch sử của nó. Ngay cả những tảng đá cổ xưa nhất (tuổi của chúng được đánh dấu bằng một con số khổng lồ - 3,9 tỷ năm) cũng là sản phẩm của những sự kiện muộn hơn nhiều xảy ra sau khi hành tinh hình thành.

Giai đoạn đầu của sự tồn tại của hành tinh chúng ta được đánh dấu bằng quá trình tích hợp (tích lũy) hành tinh và sự phân hóa tiếp theo, dẫn đến sự hình thành lõi trung tâm và lớp phủ silicat chính bao bọc nó. Sự hình thành lớp vỏ aluminosilicate kiểu đại dương và lục địa đề cập đến các sự kiện sau này liên quan đến các quá trình hóa lý trong chính lớp phủ.

Trái đất là một hành tinh sơ cấp được hình thành ở nhiệt độ dưới điểm nóng chảy của vật chất cách đây 5-4,6 tỷ năm. Trái đất hình thành thông qua sự tích tụ như một quả bóng tương đối đồng nhất về mặt hóa học. Cô ấy tương đối hỗn hợp đồng nhất các hạt sắt, silicat, ít sunfua, phân bố khá đều trong thể tích.

Hầu hết khối lượng của nó được hình thành ở nhiệt độ dưới nhiệt độ ngưng tụ của phần nhiệt độ cao (kim loại, silicat), tức là dưới 800° K. Nói chung, quá trình hình thành Trái đất hoàn tất không thể xảy ra dưới 320° K, tức là quyết định bởi khoảng cách tới Mặt Trời. Tác động của các hạt trong quá trình tích tụ có thể làm tăng nhiệt độ của Trái đất non trẻ, nhưng định lượng Năng lượng của quá trình này không thể được sản xuất một cách đáng tin cậy.

Kể từ khi bắt đầu hình thành Trái đất trẻ, sự nóng lên do phóng xạ của nó đã được ghi nhận, gây ra bởi sự phân rã của các hạt nhân phóng xạ chết nhanh chóng, bao gồm một lượng hạt nhân chuyển tiếp uranium nhất định, được bảo tồn từ thời kỳ phản ứng tổng hợp hạt nhân và sự phân rã của các hạt nhân phóng xạ hiện nay. đồng vị phóng xạ được bảo quản, v.v.

Trong những thời kỳ đầu của sự tồn tại của Trái đất, tổng năng lượng nguyên tử phóng xạ đủ để vật chất của nó tan chảy ở nhiều nơi, sau đó là quá trình khử khí và sự gia tăng các thành phần ánh sáng lên các chân trời phía trên.

Với sự phân bố tương đối đồng đều của các nguyên tố phóng xạ và sự phân bổ nhiệt phóng xạ đồng đều trên toàn bộ thể tích Trái đất, nhiệt độ tăng tối đa xảy ra ở trung tâm của nó, sau đó chững lại ở ngoại vi. Tuy nhiên, ở các khu vực trung tâm của Trái đất, áp suất quá cao nên không thể tan chảy. Sự tan chảy do nhiệt độ phóng xạ bắt đầu ở một số độ sâu tới hạn, nơi nhiệt độ vượt quá điểm nóng chảy của một số vật liệu nguyên thủy của Trái đất. Đồng thời, vật liệu sắt có phụ gia lưu huỳnh bắt đầu tan chảy nhanh hơn vật liệu sắt hoặc silicat nguyên chất.

Tất cả điều này xảy ra về mặt địa chất khá nhanh chóng, vì khối lượng sắt nóng chảy khổng lồ không thể duy trì ở trạng thái không ổn định trong một thời gian dài ở phần trên của Trái đất. Cuối cùng, toàn bộ sắt lỏng chảy vào khu vực trung tâm của Trái đất, tạo thành lõi kim loại. Phần bên trong của nó biến thành pha rắn đặc dưới tác động của áp suất cao, tạo thành một lõi nhỏ sâu hơn 5000 km.

Quá trình phân biệt không đối xứng của vật chất hành tinh bắt đầu cách đây 4,5 tỷ năm, dẫn đến sự xuất hiện của các bán cầu lục địa và đại dương (các đoạn). Có thể bán cầu của Thái Bình Dương hiện đại là khu vực trong đó khối lượng sắt chìm về phía trung tâm, và ở bán cầu đối diện, chúng nổi lên do sự gia tăng của vật liệu silicat và sự tan chảy sau đó của các khối aluminosilicate nhẹ hơn và các thành phần dễ bay hơi. Các nguyên tố lithophile điển hình nhất, xuất hiện cùng với khí và hơi nước trên bề mặt Trái đất nguyên thủy, tập trung ở các phần dễ nóng chảy của vật liệu lớp phủ. Hầu hết các silicat, khi hoàn thành quá trình phân biệt hành tinh, đã tạo thành một lớp phủ dày của hành tinh và các sản phẩm tan chảy của nó đã dẫn đến sự phát triển của lớp vỏ aluminosilicate, đại dương sơ cấp và bầu khí quyển sơ cấp bão hòa CO 2.

A.P. Vinogradov (1971), dựa trên phân tích các pha kim loại của vật chất thiên thạch, tin rằng hợp kim sắt-niken rắn phát sinh độc lập và trực tiếp từ pha hơi của đám mây tiền hành tinh và ngưng tụ ở 1500 ° C. Hợp kim sắt-niken Theo các nhà khoa học, thiên thạch có tính chất sơ cấp và tương ứng đặc trưng cho pha kim loại của các hành tinh đất đá. Các hợp kim sắt-niken có mật độ khá cao, như Vinogradov tin, phát sinh trong một đám mây tiền hành tinh, bị thiêu kết do tính dẫn nhiệt cao thành các mảnh riêng biệt rơi xuống trung tâm của đám mây khí-bụi, tiếp tục phát triển ngưng tụ liên tục. Chỉ một khối hợp kim sắt-niken ngưng tụ độc lập từ đám mây tiền hành tinh mới có thể tạo thành lõi của các hành tinh đất đá.

Hoạt động cao của Mặt trời sơ cấp đã tạo ra một từ trường trong không gian xung quanh, góp phần tạo ra từ hóa cho các chất sắt từ. Chúng bao gồm sắt kim loại, coban, niken và một phần sắt sunfua. Điểm Curie - nhiệt độ dưới đó các chất thu được tính chất từ - đối với sắt là 1043 ° K, đối với coban - 1393 ° K, đối với niken - 630 ° K và đối với sắt sunfua (pyrrhotite, gần với troilite) - 598 ° K. Vì lực từ đối với các hạt nhỏ lớn hơn nhiều bậc độ lớn lực hấp dẫn lực hấp dẫn phụ thuộc vào khối lượng, thì sự tích tụ các hạt sắt từ tinh vân mặt trời đang nguội dần có thể bắt đầu ở nhiệt độ dưới 1000° K dưới dạng nồng độ lớn và hiệu quả hơn nhiều lần so với sự tích tụ các hạt silicat, tất cả những thứ khác đều như nhau. Sắt sunfua dưới 580° K cũng có thể tích tụ dưới tác động của lực từ, sau sắt, coban và niken.

Động cơ chính hình thành cấu trúc đới của hành tinh chúng ta gắn liền với quá trình tích tụ liên tiếp của các hạt có thành phần khác nhau - đầu tiên là sắt từ mạnh, sau đó là sắt từ yếu và cuối cùng là silicat và các hạt khác, sự tích tụ của chúng chủ yếu được quyết định bởi lực hấp dẫn. lực của khối kim loại khổng lồ ngày càng tăng.

Do đó, lý do chính cho cấu trúc và thành phần phân vùng của lớp vỏ trái đất là do sự nóng lên nhanh chóng do phóng xạ, điều này quyết định sự gia tăng nhiệt độ của nó và góp phần hơn nữa vào sự nóng chảy cục bộ của vật liệu, phát triển sự phân hóa hóa học và tính chất sắt từ dưới ảnh hưởng của năng lượng mặt trời.

Giai đoạn của đám mây khí-bụi và sự hình thành Trái đất dưới dạng ngưng tụ trong đám mây này. Bầu không khí chứa đựng N Và Không, sự tiêu tán các khí này xảy ra.

Trong quá trình đốt nóng dần dần tiền hành tinh, sự khử oxit sắt và silicat đã xảy ra, và các bộ phận bên trong của tiền hành tinh được làm giàu bằng sắt kim loại. được thải vào khí quyển các loại khí khác nhau. Sự hình thành khí xảy ra do các quá trình phóng xạ, hóa học và hóa học. Ban đầu, chủ yếu là khí trơ được thải vào khí quyển: Ne(neon), Ns(Nilsborium), CO2(cacbon monoxit), H2(hydro), Không(heli), Ag(argon), Kg(krypton), hê hê(xenon). Một môi trường phục hồi đã được tạo ra trong bầu khí quyển. Có thể đã có một số giáo dục NH 3(amoniac) do tổng hợp. Sau đó, ngoài những thứ được chỉ định, khói axit bắt đầu bay vào khí quyển - CO2, H2S, HF, SO2. Sự phân ly của hydro và heli xảy ra. Sự giải phóng hơi nước và sự hình thành thủy quyển làm giảm nồng độ các loại khí có khả năng hòa tan cao và hoạt động hóa học ( CO2, H2S, NH 3). Thành phần của bầu không khí thay đổi tương ứng.

Thông qua núi lửa và các con đường khác, hơi nước thoát ra từ magma và đá lửa vẫn tiếp tục, CO2, CO, NH 3, SỐ 2, SO2. Cũng có một bản phát hành H2, Ô 2, Không, Ag, Ne, Kr, Xe do các quá trình hóa học phóng xạ và sự biến đổi của các nguyên tố phóng xạ. Tích lũy dần dần trong khí quyển CO2 Và N 2. Có một sự tập trung nhẹ Ô 2 trong khí quyển mà còn hiện diện trong đó CH4, H2 Và CO(từ núi lửa). Oxy đã oxy hóa các khí này. Khi Trái đất nguội đi, hydro và các khí hiếm được hấp thụ vào khí quyển và được giữ lại bởi trọng lực và trường địa từ, giống như các loại khí khác của khí quyển sơ cấp. Khí quyển thứ cấp chứa một ít hydro, nước, amoniac và hydro sunfua dư và có tính chất khử mạnh.

Trong quá trình hình thành Trái đất nguyên sinh, tất cả nước đều ở nhiều dạng khác nhau liên quan đến vật chất của tiền hành tinh. Khi Trái đất hình thành từ một tiền hành tinh lạnh và nhiệt độ của nó tăng dần, nước ngày càng trở thành một phần của dung dịch magma silicat. Một phần của nó bốc hơi từ magma vào khí quyển, rồi tiêu tan. Khi Trái đất nguội đi, sự tản hơi nước yếu đi và sau đó thực tế dừng lại hoàn toàn. Bầu khí quyển của Trái đất bắt đầu trở nên giàu có với hàm lượng hơi nước. Tuy nhiên, lượng mưa và sự xuất hiện của các khối nước trên bề mặt Trái đất chỉ có thể xảy ra muộn hơn nhiều, khi nhiệt độ trên bề mặt Trái đất xuống dưới 100°C. Việc nhiệt độ trên bề mặt Trái đất giảm xuống dưới 100°C chắc chắn là một bước nhảy vọt trong lịch sử thủy quyển của Trái đất. Cho đến thời điểm này, nước trong vỏ trái đất chỉ ở trạng thái liên kết hóa học và vật lý, cùng với đá tạo thành một tổng thể duy nhất không thể chia cắt. Nước ở dạng khí hoặc hơi nóng trong khí quyển. Khi nhiệt độ bề mặt Trái đất giảm xuống dưới 100°C, những khối nước nông khá lớn bắt đầu hình thành trên bề mặt do lượng mưa lớn. Kể từ thời điểm đó, biển bắt đầu hình thành trên bề mặt và sau đó là đại dương nguyên sinh. Trong đá của Trái đất, cùng với bị ràng buộc bởi nước Khi magma đông đặc lại và đá lửa nổi lên, nước dạng giọt tự do xuất hiện.

Sự nguội đi của Trái đất góp phần vào sự xuất hiện của nước ngầm, có sự khác biệt đáng kể về thành phần hóa học với nhau và với nước bề mặt của các vùng biển chính. bầu khí quyển của trái đất, phát sinh trong quá trình làm mát chất nóng ban đầu từ các vật liệu, hơi và khí dễ bay hơi, đã trở thành cơ sở cho sự hình thành bầu khí quyển và nước trong các đại dương. Sự xuất hiện của nước trên bề mặt trái đất góp phần vào quá trình hoàn lưu khí quyển khối không khí giữa biển và đất liền. Sự phân bố không đồng đều của năng lượng mặt trời trên bề mặt trái đất gây ra sự lưu thông khí quyển giữa các cực và xích đạo.

Tất cả các yếu tố hiện có được hình thành trong lớp vỏ trái đất. Tám trong số chúng - oxy, silicon, nhôm, sắt, canxi, natri, kali và magiê - chiếm hơn 99% vỏ trái đất tính theo trọng lượng và số lượng nguyên tử, phần còn lại chiếm ít hơn 1%. Khối lượng chính của các nguyên tố nằm rải rác trong lớp vỏ trái đất và chỉ một phần nhỏ trong số chúng được hình thành tích tụ dưới dạng các mỏ khoáng sản. Các nguyên tố thường không được tìm thấy ở dạng nguyên chất trong trầm tích. Chúng tạo thành các hợp chất hóa học tự nhiên gọi là khoáng chất. Chỉ một số ít - lưu huỳnh, vàng và bạch kim - có thể tích lũy ở dạng nguyên chất nguyên chất.

Đá là vật liệu mà từ đó các phần của vỏ trái đất được tạo nên với thành phần và cấu trúc ít nhiều không thay đổi, bao gồm sự tích tụ của một số khoáng chất. Quá trình hình thành đá chính trong thạch quyển là núi lửa (Hình 6.1.2). Ở độ sâu lớn, magma ở trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao. Magma (tiếng Hy Lạp có nghĩa là “bùn dày”) bao gồm một số nguyên tố hóa học hoặc hợp chất đơn giản.

Cơm. 6.1.2. Núi lửa phun trào

Khi áp suất và nhiệt độ giảm xuống, các nguyên tố hóa học và hợp chất của chúng dần dần trở nên “có trật tự”, hình thành nguyên mẫu của các khoáng chất trong tương lai. Khi nhiệt độ giảm đủ để bắt đầu đông đặc, các khoáng chất bắt đầu được giải phóng khỏi magma. Sự tách biệt này đi kèm với một quá trình kết tinh. Để làm ví dụ về sự kết tinh, chúng ta hãy xem xét sự hình thành của một tinh thể muối ăn NaCl(Hình 6.1.3).

Hình.6.1.3. Cấu trúc tinh thể của muối ăn (natri clorua). (Quả bóng nhỏ là nguyên tử natri, quả bóng lớn là nguyên tử clo.)

Công thức hóa học chỉ ra rằng chất này được tạo thành từ cùng số lượng nguyên tử natri và clo. Không có nguyên tử natri clorua trong tự nhiên. Chất natri clorua được tạo thành từ các phân tử natri clo. Tinh thể muối đá bao gồm các nguyên tử natri và clo xen kẽ dọc theo trục khối. Trong quá trình kết tinh, nhờ lực điện từ Mỗi nguyên tử trong cấu trúc tinh thể đều cố gắng chiếm lấy vị trí của nó.

Sự kết tinh của magma xảy ra trong quá khứ và hiện nay xảy ra trong các vụ phun trào núi lửa dưới các điều kiện tự nhiên khác nhau. Khi magma đông cứng ở độ sâu, quá trình làm mát của nó diễn ra chậm rãi và xuất hiện các loại đá dạng hạt, kết tinh tốt, được gọi là đá sâu. Chúng bao gồm đá granit, diarit, gabbros, siyanite và Peridotites. Thường chịu ảnh hưởng của hoạt động nội lực Magma của trái đất tuôn ra bề mặt. Ở bề mặt, dung nham nguội đi nhanh hơn nhiều so với ở độ sâu, do đó điều kiện hình thành tinh thể kém thuận lợi hơn. Tinh thể kém bền hơn và nhanh chóng biến thành đá biến chất, dễ vỡ và trầm tích.

Trong tự nhiên, không có loại khoáng chất hay loại đá nào tồn tại mãi mãi. Bất kỳ tảng đá nào cũng từng xuất hiện và một ngày nào đó sự tồn tại của nó sẽ chấm dứt. Nó không biến mất không dấu vết mà biến thành một tảng đá khác. Vì vậy, khi đá granit bị phá vỡ, các hạt của nó tạo thành các lớp cát và đất sét. Cát khi ngâm trong lòng đất có thể biến thành sa thạch và thạch anh, ở áp suất và nhiệt độ cao hơn sẽ tạo thành đá granit.

Thế giới khoáng sản và đá có “sự sống” đặc biệt của riêng nó. Có khoáng chất sinh đôi. Ví dụ, nếu phát hiện ra khoáng chất “chì tỏa sáng”, thì bên cạnh nó sẽ luôn có khoáng chất “hỗn hợp kẽm”. Cặp song sinh giống nhau là vàng và thạch anh, chu sa và stibnite.

Có những khoáng chất “kẻ thù” – thạch anh và nepheline. Thạch anh trong thành phần tương ứng với silica, nepheline với natri aluminosilicate. Và mặc dù thạch anh rất phổ biến trong tự nhiên và là một phần của nhiều loại đá, nhưng nó không “chịu đựng” được nepheline và không bao giờ được tìm thấy ở cùng một nơi. Bí mật của sự đối kháng là do nepheline không bão hòa với silica.

Trong thế giới khoáng sản, có những trường hợp một khoáng sản trở nên hung hãn và phát triển gây tổn hại cho khoáng sản khác khi điều kiện môi trường thay đổi.

Một khoáng chất, khi ở trong các điều kiện khác nhau, đôi khi trở nên không ổn định và được thay thế bằng một khoáng chất khác trong khi vẫn giữ được hình dạng ban đầu. Những biến đổi như vậy thường xảy ra với pyrit, có thành phần tương ứng với sắt disulfua. Nó thường tạo thành các tinh thể hình khối màu vàng với ánh kim mạnh mẽ. Dưới tác dụng của oxy trong khí quyển, pyrit phân hủy thành quặng sắt màu nâu. Quặng sắt màu nâu không tạo thành tinh thể, nhưng phát sinh thay cho pyrit, vẫn giữ được hình dạng tinh thể của nó.

Những khoáng sản như vậy được gọi đùa là “kẻ lừa dối”. Tên khoa học của chúng là pseudomorphoses, hay tinh thể giả; hình dạng của chúng không đặc trưng cho khoáng vật cấu thành.

Pseudomorphoses chỉ ra mối quan hệ phức tạp giữa các khoáng chất khác nhau. Mối quan hệ giữa các tinh thể của cùng một khoáng chất không phải lúc nào cũng đơn giản. Trong các bảo tàng địa chất, có lẽ bạn đã hơn một lần chiêm ngưỡng những khối tinh thể mọc xen kẽ tuyệt đẹp. Sự phát triển như vậy được gọi là drus hoặc chổi núi. Tại các mỏ khoáng sản, chúng là đối tượng “săn lùng” thú vị của những người yêu thích đá - cả những người mới bắt đầu và những nhà khoáng vật học có kinh nghiệm (Hình 6.1.4).

Druze rất đẹp nên việc quan tâm đến chúng là điều dễ hiểu. Nhưng nó không chỉ là về sự hấp dẫn bên ngoài. Chúng ta hãy xem những chổi tinh thể này được hình thành như thế nào, tìm hiểu tại sao các tinh thể thon dài luôn nằm ít nhiều vuông góc với bề mặt phát triển, tại sao trong drusen không có hoặc hầu như không có tinh thể nằm phẳng hoặc phát triển xiên. Có vẻ như khi một "hạt nhân" tinh thể được hình thành, nó phải nằm trên bề mặt phát triển chứ không đứng thẳng trên đó.

Cơm. 6.1.4. Sơ đồ lựa chọn hình học của các tinh thể đang phát triển trong quá trình hình thành drus (theo D. P. Grigoriev).

Tất cả những câu hỏi này đều được giải thích rõ ràng bằng lý thuyết lựa chọn hình học của các tinh thể của nhà khoáng vật học nổi tiếng - giáo sư của Viện khai thác mỏ Leningrad D. P. Grigoriev. Ông đã chứng minh rằng sự hình thành tinh thể drusen bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố, nhưng trong mọi trường hợp, các tinh thể đang phát triển đều tương tác với nhau. Một số trong số chúng trở nên “yếu hơn” nên sự phát triển của chúng sẽ sớm dừng lại. Những cái “mạnh hơn” tiếp tục phát triển, và để không bị “kiềm chế” bởi những người hàng xóm, chúng vươn lên.

Cơ chế hình thành chổi đá là gì? Làm thế nào mà vô số “hạt giống” có định hướng khác nhau lại biến thành một số lượng nhỏ các tinh thể lớn nằm ít nhiều vuông góc với bề mặt phát triển? Câu trả lời cho câu hỏi này có thể có được bằng cách kiểm tra cẩn thận cấu trúc của drusen, bao gồm các tinh thể có màu theo vùng, nghĩa là những tinh thể có sự thay đổi màu sắc cho thấy dấu vết tăng trưởng.

Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn mặt cắt dọc của drusen. Một số hạt nhân tinh thể có thể nhìn thấy được trên bề mặt phát triển không đồng đều. Đương nhiên, phần mở rộng của chúng tương ứng với hướng tăng trưởng lớn nhất. Ban đầu, tất cả các hạt nhân, bất kể hướng nào, đều phát triển với tốc độ như nhau theo hướng kéo dài của tinh thể. Nhưng sau đó các tinh thể bắt đầu chạm vào nhau. Những người nghiêng người nhanh chóng nhận thấy mình bị chèn ép bởi những người hàng xóm đang phát triển theo chiều dọc, không còn không gian trống cho họ. Do đó, từ khối lượng tinh thể nhỏ có định hướng khác nhau, chỉ những tinh thể nằm vuông góc hoặc gần như vuông góc với bề mặt phát triển mới “sống sót”. Đằng sau những viên pha lê lấp lánh ánh lạnh lẽo, cất giữ trong cửa sổ bảo tàng, ẩn chứa một cuộc đời trường tồn đầy va chạm...

Một hiện tượng khoáng vật đáng chú ý khác là tinh thể đá với các bó thể vùi của khoáng rutile. Một người sành sỏi về đá, A. A. Malakhov, đã nói rằng “khi bạn xoay viên đá này trong tay, có vẻ như bạn đang nhìn thấy đáy biển qua độ sâu bị các sợi năng lượng mặt trời xuyên qua”. Ở người Urals, loại đá như vậy được gọi là “có lông”, và trong tài liệu khoáng vật học, nó được biết đến với cái tên khoa trương “Tóc của sao Kim”.

Quá trình hình thành tinh thể bắt đầu ở một khoảng cách nào đó từ nguồn magma bốc lửa, khi nước nóng xâm nhập vào các vết nứt trên đá. dung dịch nước bằng silicon và titan. Nếu nhiệt độ giảm xuống, dung dịch sẽ trở nên siêu bão hòa và các tinh thể silica (tinh thể đá) và oxit titan (rutil) đồng thời rơi ra khỏi dung dịch. Điều này giải thích việc xuyên qua tinh thể đá bằng kim rutil. Khoáng chất kết tinh theo một trình tự nhất định. Đôi khi chúng được giải phóng đồng thời, như trong quá trình hình thành “Sợi tóc của sao Kim”.

Ở sâu trong Trái đất, công việc sáng tạo và hủy diệt khổng lồ vẫn đang diễn ra. Trong chuỗi phản ứng bất tận, các chất mới được sinh ra - các nguyên tố, khoáng chất, đá. Magma của lớp phủ lao từ độ sâu không xác định vào lớp vỏ mỏng của vỏ trái đất, xuyên qua nó, cố gắng tìm lối thoát lên bề mặt hành tinh. Sóng dao động điện từ, dòng tế bào thần kinh, bức xạ phóng xạ chảy từ sâu trong lòng đất. Chúng trở thành một trong những nguyên nhân chính trong nguồn gốc và sự phát triển của sự sống trên Trái đất.

Bài học lớp 7 về chủ đề:

“Cấu trúc và tính chất của vỏ địa lý.”

Mục tiêu bài học:

giáo dục: mở rộng kiến thức của học sinh về các thành phần của khu phức hợp tự nhiên,

mối quan hệ giữa chúng, ảnh hưởng lẫn nhau của các thành phần, cũng như

chứng tỏ rằng đường bao địa lý là một tổng thể duy nhất;

giáo dục: tiếp tục hình thành thế giới quan khoa học,

đạo đức (trong mối quan hệ với con người và thiên nhiên), rèn luyện khả năng

bày tỏ quan điểm của bạn;

tiết kiệm sức khỏe: lựa chọn mục tiêu chính bài học và lặp lại nó

sự lặp lại theo nhiều cách khác nhau, chuyển học sinh từ thụ động

người nghe tích cực hành động, thái độ thân thiện giữa

học sinh và giáo viên, tạo điều kiện đảm bảo chất lượng cao

hiệu suất và cho phép bạn trì hoãn sự mệt mỏi và tránh

làm việc quá sức.

đang phát triển: phát triển lời nói, tư duy, giác quan (nhận thức về bên ngoài

thế giới thông qua các giác quan) các lĩnh vực tính cách, cảm xúc-ý chí (cảm xúc,

kinh nghiệm, ý chí) và các lĩnh vực cần có động lực.

Loại bài học: kết hợp.

Thiết bị: thẻ màu sắc khác nhau(màu đỏ – đặc điểm của vỏ Trái Đất),

thẻ màu vàng(có mô tả cấu trúc của syncwine), thẻ

màu xanh lá cây (tâm trạng bài học),

Các hình thức làm việc: cá nhân, nhóm, trực diện.

Tiến trình của bài học.

TÔI Thời điểm tổ chức

Mọi người, mọi người, chào buổi chiều! Xin chào các bạn! Tôi rất vui vì bạn đã đến với bài học của tôi. tôi có tâm trạng tuyệt vời, Tôi mỉm cười với bạn. Hãy mỉm cười với tôi và tôi hy vọng rằng tâm trạng “nắng” của tôi cũng sẽ ảnh hưởng đến bạn. Cảm ơn. Các bạn ơi, hôm nay chúng ta có một bài học bất thường, buổi học của chúng ta có khách. Hãy “lây nhiễm” tâm trạng vui vẻ của chúng ta cho họ, quay về phía họ và mỉm cười. Tôi chắc chắn họ sẽ mỉm cười lại với bạn. Vì vậy, mọi người đều có tâm trạng vui vẻ và tôi tin chắc rằng điều đó sẽ giúp chúng ta làm việc hiệu quả trong bài học.

Chú ý!

Kiểm tra nó đi, anh bạn.

Bạn đã sẵn sàng để bắt đầu bài học chưa?

Mọi thứ vẫn ổn chứ?

Sách, bút và sổ ghi chép.

II . Đang cập nhật kiến thức.

Các bạn ơi, chúng ta đã học một môn mới, địa lý, được cả năm rồi. Trong giờ học của cô ấy, chúng tôi đã đi du lịch đến góc khác nhau khối cầu, chìm xuống đáy biển, bay lên trên khinh khí cầu, nghiên cứu các quy luật tự nhiên và thực hiện những khám phá về địa lý và cá nhân. Bây giờ chúng ta hãy nhớ lại những chủ đề quan trọng mà chúng ta đã học trong năm nay?

Câu trả lời của học sinh.

Quả thực, có rất nhiều chủ đề quan trọng, nhưng hôm nay tôi mời các bạn nhớ lại vỏ Trái đất. Mỗi nhóm sẽ ghi nhớ đặc điểm của một trong các lớp vỏ Trái đất theo kế hoạch sau:

tên vỏ;

kết cấu;

thành phần vật chất;

những hiện tượng đặc trưng.

(Trên bàn học sinh có thẻ đỏ ghi phương án trả lời; hình thức làm việc nhóm).

Nhóm 1 - đặc điểm của thạch quyển;

Nhóm 2 - đặc điểm thủy quyển;

Nhóm 3 - đặc điểm của khí quyển;

Nhóm 4 - đặc điểm của sinh quyển

III . Học tài liệu mới.

Giáo viên: Bạn đã làm quen với bốn lớp vỏ của Trái đất. Chúng tôi phát hiện ra rằng các shell không tồn tại riêng biệt mà tương tác với nhau. Có nhiều kết nối hữu hình và vô hình khác nhau giữa các lớp vỏ Trái đất. Những kết nối này, giống như những sợi dây chắc chắn, kết nối các lớp vỏ riêng lẻ thành một tổng thể duy nhất - lớp vỏ địa lý.

Lớp vỏ Trái đất, trong đó các tầng dưới của khí quyển, phần trên của thạch quyển, toàn bộ thủy quyển và sinh quyển xâm nhập lẫn nhau và tương tác với nhau, được gọi là lớp vỏ địa lý.

Vỏ bọc địa lý là thiên nhiên bao quanh chúng ta, môi trường tự nhiên nơi chúng ta sống, được hưởng tất cả những lợi ích của nó và do đó, ảnh hưởng đến nó, thường là tiêu cực. Phong bì địa lý về cơ bản là nhà của chúng tôi. Vì vậy, điều quan trọng là chúng ta phải biết nó hoạt động như thế nào để không phá hủy nó và giữ nó đẹp đẽ cho thế hệ tương lai. Không có lớp vỏ như vậy trên các hành tinh khác. Sự thâm nhập và tương tác của các thành phần của lớp vỏ địa lý thường có thể được quan sát thấy trong tự nhiên. Ví dụ, nước và không khí thâm nhập qua các vết nứt và lỗ chân lông sâu vào đá, tham gia vào quá trình phong hóa. Sông và nước ngầm, di chuyển khoáng sản, tham gia vào những thay đổi trong cứu trợ. Nước và khoáng chất là một phần của mọi sinh vật sống. Các sinh vật sống, chết đi, tạo thành các tầng đá khổng lồ.

Thượng và giới hạn dưới các nhà khoa học khác nhau thực hiện đường bao địa lý theo những cách khác nhau. Nó không có ranh giới rõ ràng. Độ dày của nó trung bình là 55 km. So với kích thước của Trái đất, nó là một màng mỏng.

Hãy xác định và ghi lại các thuộc tính của lớp vỏ địa lý vào một cuốn sổ:

1. Chất ở trạng thái rắn, lỏng, khí;

2. Sự xuất hiện của sự sống -> con người -> xã hội loài người;

3. Có đủ điều kiện cho sự sống của sinh vật;

4.Các quá trình trong lớp vỏ địa lý diễn ra dưới tác động của năng lượng mặt trời.

Và như vậy, tất cả các thành phần của lớp vỏ địa lý được kết nối thành một tổng thể duy nhất thông qua chu trình vật chất và năng lượng, nhờ đó sự trao đổi vật chất diễn ra giữa thạch quyển, khí quyển, thủy quyển và sinh quyển. Có những con quay hồi chuyển.

Giáo viên: Bạn biết những chu kỳ nào?

Sơ đồ trên bảng:

Câu trả lời của trẻ: chu trình không khí ở tầng đối lưu, chu trình nước, chu trình sinh học trên đất liền và dưới đại dương, chu trình năng lượng.

Giáo viên: Chu kỳ nào đóng vai trò chủ đạo và tại sao?

Trả lời: Sự tuần hoàn không khí ở tầng đối lưu

Nó được gây ra bởi sự cung cấp nhiệt mặt trời không đồng đều cho bề mặt Trái đất, sự quay của hành tinh chúng ta quanh trục của nó, cũng như sự hiện diện của các lục địa và đại dương.

Luồng không khí chính được hình thành giữa vùng xích đạo nóng và vùng cực lạnh. Chu trình không khí bao gồm toàn bộ hệ thống gió và chuyển động thẳng đứng của các khối không khí. Nó tạo điều kiện cho sự hình thành các chu kỳ khác.

Giáo viên: Giải thích nhiệt sẽ được phân bổ như thế nào trên hành tinh của chúng ta nếu không có sự chuyển động của không khí?

Mây và mưa có thể hình thành; vòng tuần hoàn nước trên thế giới?

Trả lời: Sự chuyển động của không khí trong tầng đối lưu kéo thủy quyển vào vòng tuần hoàn toàn cầu, hình thành nên vòng tuần hoàn nước toàn cầu.

Chu trình sinh học đóng một vai trò rất lớn trong cuộc sống của lớp vỏ địa lý.

Bạn đã nói điều đó trong sinh quyển hiện đại là ngôi nhà của khoảng 2,5 triệu loài thực vật và động vật cũng như nấm và vi khuẩn hình thành vật chất sống các hành tinh.

Và vương quốc sinh vật nào cần có nhiều nhất khối lượng lớn?

(Về khối lượng, các sinh vật cực nhỏ chiếm ưu thế trong đó và trong số các dạng lớn - thực vật.)

Vì sao cần bảo vệ cây xanh?

Trả lời: Hấp thụ khí cacbonic và giải phóng oxy; cung cấp cho con người thực phẩm và mang lại sự đa dạng cho môi trường

Giáo viên: Các chu trình đảm bảo sự lặp lại của các quá trình tương tự (ví dụ như bay hơi, kết tủa, phân hủy các chất hữu cơ) với một thể tích hạn chế của chất ban đầu. Do đó, độ ẩm không khí thay đổi cứ sau 9 ngày và lại tham gia vào chu kỳ. Tất cả các chu kỳ được kết nối với nhau. Chúng mang lại sự cân bằng tương đối, tính toàn vẹn và sự phát triển của đường bao địa lý.

Chắc cậu mệt rồi, tôi khuyên cậu nên nghỉ ngơi.

Phút giáo dục thể chất:

Có hai người bạn gái trong đầm lầy,

Hai con ếch xanh.

Chúng tôi tắm rửa vào sáng sớm,

Xoa bằng khăn,

Họ dậm chân,

Họ vỗ tay,

Nghiêng sang bên phải, bên trái

Và họ đã quay trở lại.

Đó là bí mật của sức khỏe

Xin chào các bạn, các bạn, giáo dục thể chất!

IV Tổng hợp vật liệu mới.

Biên soạn một syncwine (cấu trúc của một syncwine trên thẻ hồng), hình thức làm việc - nhóm, thời gian - 3 phút.

Tên của syncwine.

Hai tính từ.

Hai động từ.

Cụm từ về chủ đề syncwine.

Danh từ.

Họ đọc syncvens.

Sau đó, học sinh xác định trạng thái cảm xúc ở từng giai đoạn của bài học bằng cách chèn một kiểu cười cụ thể.

Vào cuối giai đoạn này, một “Khảo sát im lặng” được thực hiện:

Chủ đề của bài học là gì?

Bạn đã học được điều gì mới?

Bạn đã sử dụng những thuật ngữ và kiến thức nào đã học trước đây từ tài liệu đã học trước đó?

Bạn có thể sử dụng kiến thức thu được trong bài học vào việc gì?

V. bài tập về nhà. Đánh giá.

§ 13, dành cho mọi người, có chọn lọc - chuẩn bị

Trước khi nói về cấu trúc và tính chất của đường bao địa lý, cần hiểu rõ đường bao địa lý là gì. “Cha đẻ” của thuật ngữ này là nhà địa lý học nổi tiếng A. A. Grigoriev, người đã giới thiệu nó vào năm 1932. Chúng ta sống trong đó, đó là nhà của chúng ta, và để ngôi nhà được vững chắc, chúng ta cần chăm sóc nó, hiểu rõ thành phần của nó và hiểu rõ tính chất của lớp vỏ địa lý.

Cấu trúc của lớp vỏ địa lý

Lịch sử phát triển của hành tinh Trái đất gắn bó chặt chẽ với sự hình thành đường bao địa lý. Như bạn đã biết, sự sống trên Trái đất không xuất hiện ngay lập tức. Sau đó, một lớp vỏ địa lý duy nhất bao gồm ba thành phần: thạch quyển, khí quyển và thủy quyển. Nhưng mọi thứ đã thay đổi với sự xuất hiện của các sinh vật sống. “Sự ra đời” của chúng quyết định sự xuất hiện của một tầng mới – sinh quyển. Vì vậy, ngày nay quả địa cầu bao gồm các lớp vỏ sau:

các tầng thấp hơn của khí quyển;
phần trên của thạch quyển;
toàn bộ thủy quyển;
toàn bộ sinh quyển.

Tất cả các shell trên không tồn tại một cách biệt lập. Họ tiếp xúc chặt chẽ với nhau và tương tác. Kết quả của “khu vực lân cận” gần gũi như vậy là không thể xác định được ranh giới rõ ràng của họ.

Trung bình, độ dày của lớp vỏ địa lý là khoảng 55 km. So với kích thước của Trái đất, nó dường như chỉ là một lớp màng mỏng.

Cơm. 1 Các thành phần của đường bao địa lý

Bầu không khí

Vẫn còn nhiều tranh cãi giữa các nhà khoa học về ranh giới của đường bao địa lý. Chúng ta hãy xem xét một lý thuyết thường được trích dẫn trong các nghiên cứu trong và ngoài nước.

Đầu tiên là phần dưới của bầu khí quyển. Chiều cao của nó đạt tới 25-30 km. Nó bao gồm tầng đối lưu (8-16 km) và các tầng thấp hơn của tầng bình lưu (11-30 km). Họ ghi nhận nhiệt độ giảm dần, sự tồn tại của bụi có nguồn gốc núi lửa, hơi nước và các sinh vật sống.

HÀNG ĐẦU 1 bài viếtnhững người đang đọc cùng với điều này

Chính trong tầng bình lưu có cái gọi là tầng ozone, bảo vệ tất cả các sinh vật sống và toàn bộ hệ thống sinh học khỏi tia cực tím có hại của mặt trời.

Cơm. 2 Thành phần của khí quyển

Thạch quyển

Lớp vỏ địa lý bao gồm lớp trên của thạch quyển - phần trên của vỏ trái đất. Tại sao chỉ có phần trên cùng?

Chúng ta không được quên rằng tất cả các lớp vỏ đều tương tác liên tục và ảnh hưởng của khí quyển và thủy quyển kéo dài đến thạch quyển, bắt đầu từ bề mặt hành tinh của chúng ta và đến độ sâu 4-5 km.

Thủy quyển và sinh quyển

Thủy quyển- đây là tổng thể của tất cả trữ lượng nước của hành tinh chúng ta. Hầu như toàn bộ thủy quyển đều thuộc về đường bao địa lý. Ngoại lệ - một phần không đáng kể nằm ở độ sâu lớn.

Sinh quyển được coi là phần lớn nhất của lớp vỏ địa lý. Tại sao? Câu trả lời cho câu hỏi này nằm ở cách dịch nghĩa đen của thuật ngữ này từ tiếng Hy Lạp cổ, trong đó bios là cuộc sống và schica là một quả bóng. Nói cách khác, nơi nào có sự sống, nơi nào có hoạt động của các sinh vật sống thì nơi đó có sinh quyển. Nghĩa là, ranh giới của nó trùng với ranh giới của thạch quyển, thủy quyển và khí quyển: sự sống tồn tại ở độ sâu 4-5 km dưới lòng đất, trên bề mặt địa cầu, trong nước, ở độ sâu lớn và trong không khí, bắt đầu từ tầng dưới lớp và kết thúc ở độ cao 30 km.

Cơm. 3 ranh giới của sinh quyển

Các tính chất cơ bản của lớp vỏ địa lý

Sự tương tác chặt chẽ của tất cả các thành phần của đường bao địa lý (GE) đã dẫn đến khả năng xuất hiện các thuộc tính đặc biệt vốn chỉ có của nó:

Chỉ trong GO các chất mới có thể tồn tại ở trạng thái rắn, lỏng và khí. Tài sản này rất quan trọng đối với diễn biến của mọi quá trình, và đặc biệt đối với sự xuất hiện của sự sống;
Chỉ có GO mới được đặc trưng bởi nguồn gốc của sự sống, sau đó là sự xuất hiện của con người và xã hội loài người. Không khí, nước, năng lượng mặt trời, thực vật, động vật, khoáng chất - tất cả những điều kiện cho sự phát triển của con người.
Chỉ trong GO, tất cả các quá trình hiện có mới xảy ra, trước hết là nhờ vào năng lượng mặt trời và chỉ sau đó mới xảy ra bên trong. nguồn đất năng lượng.

Chúng ta đã học được gì?

Vì vậy, đường bao địa lý là đối tượng quan trọng học khoa học địa lý. Nó được hiểu là sự tiếp xúc và tương tác chặt chẽ của khí quyển, thạch quyển, thủy quyển và sinh quyển. Chúng ta hãy một lần nữa nêu tên các thuộc tính chính của lớp vỏ địa lý.

Nhờ GO này, nhiều loại năng lượng, nguồn gốc sự sống trên hành tinh của chúng ta, sự xuất hiện của con người và sự phát triển của xã hội loài người đã trở nên khả thi. Ngoài ra, chỉ trong lớp vỏ địa lý, cùng một chất mới có thể tồn tại ở ba trạng thái: rắn, lỏng và khí.

Bài viết này sẽ giúp các em củng cố kiến thức đã học ở môn địa lý lớp 7.

Kiểm tra về chủ đề

Đánh giá báo cáo

Đánh giá trung bình: 4.7. Tổng số lượt xếp hạng nhận được: 142.

Cấu trúc của lớp vỏ địa lý

các tầng thấp hơn của khí quyển;
phần trên của thạch quyển;
toàn bộ thủy quyển;
toàn bộ sinh quyển.

Trung bình, độ dày của lớp vỏ địa lý là khoảng 55 km. So với kích thước của Trái đất, nó dường như chỉ là một lớp màng mỏng.

Cơm. 1 Các thành phần của đường bao địa lý

Bầu không khí

HÀNG ĐẦU 1 bài viếtnhững người đang đọc cùng với điều này

Chính trong tầng bình lưu có cái gọi là tầng ozone, có tác dụng bảo vệ tất cả các sinh vật sống và toàn bộ hệ thống sinh học khỏi tia cực tím có hại của mặt trời.

Cơm. 2 Thành phần của khí quyển

Thạch quyển

Lớp vỏ địa lý bao gồm lớp trên của thạch quyển - phần trên của vỏ trái đất. Tại sao chỉ có phần trên cùng?

Thủy quyển và sinh quyển

Thủy quyển- đây là tổng số trữ lượng nước của hành tinh chúng ta. Hầu như toàn bộ thủy quyển đều thuộc về đường bao địa lý. Ngoại lệ - một phần không đáng kể nằm ở độ sâu lớn.

Cơm. 3 ranh giới của sinh quyển

Các tính chất cơ bản của lớp vỏ địa lý

Chỉ trong GO các chất mới có thể tồn tại ở trạng thái rắn, lỏng và khí. Đặc tính này rất quan trọng đối với diễn biến của mọi quá trình, và đặc biệt đối với sự xuất hiện của sự sống;
Chỉ có GO mới được đặc trưng bởi nguồn gốc của sự sống, sau đó là sự xuất hiện của con người và xã hội loài người. Không khí, nước, năng lượng mặt trời, thực vật, động vật, khoáng chất - tất cả những điều kiện cho sự phát triển của con người.
Chỉ trong GO, tất cả các quá trình hiện có đều xảy ra, trước hết là nhờ năng lượng mặt trời, sau đó chỉ nhờ vào các nguồn năng lượng bên trong trái đất.

Chúng ta đã học được gì?

Vì vậy, đường bao địa lý là đối tượng nghiên cứu quan trọng của khoa học địa lý. Nó được hiểu là sự tiếp xúc và tương tác chặt chẽ của khí quyển, thạch quyển, thủy quyển và sinh quyển. Chúng ta hãy một lần nữa nêu tên các thuộc tính chính của lớp vỏ địa lý.

Bài viết này sẽ giúp các em củng cố kiến thức đã học ở môn địa lý lớp 7.

Kiểm tra về chủ đề

Đánh giá báo cáo

Đánh giá trung bình: 4.7. Tổng số lượt xếp hạng nhận được: 142.

Hiệu ứng Compton và hiệu ứng quang điện khẳng định bản chất hạt của ánh sáng. Ánh sáng hoạt động giống như một dòng hạt - photon. Vậy thì làm thế nào một hạt có thể biểu hiện những đặc tính vốn có của sóng cổ điển? Rốt cuộc, một hạt có thể đi qua khe này hoặc khe khác. Tuy nhiên, người ta đã biết sự giao thoa ánh sáng từ hai khe (Thí nghiệm của Young). Như vậy, chúng ta đã đi đến một nghịch lý - ánh sáng vừa có tính chất của hạt vừa có tính chất của sóng. Vì vậy, họ nói rằng ánh sáng được đặc trưng bởi lưỡng tính sóng-hạt.

Sự tương phản giữa lượng tử và tính chất sóngánh sáng với nhau là sai lầm. Tính chất liên tục của trường điện từ của sóng ánh sáng không loại trừ tính chất rời rạc của lượng tử ánh sáng - photon. Ánh sáng đồng thời có tính chất của sóng điện từ liên tục và tính chất của các photon rời rạc. Nó thể hiện sự thống nhất biện chứng của các thuộc tính này. Khi bước sóng giảm, các tính chất lượng tử của ánh sáng ngày càng trở nên rõ ràng hơn (ví dụ, điều này có liên quan đến sự tồn tại của ranh giới đỏ của hiệu ứng quang điện). Tính chất sóng của bức xạ sóng ngắn rất yếu (ví dụ nhiễu xạ trong tia X). Trong bức xạ sóng dài, tính chất lượng tử biểu hiện yếu và vai trò chủ yếu của tính chất sóng.

Mối quan hệ giữa các tính chất sóng hạt của ánh sáng được giải thích bằng phương pháp thống kê để nghiên cứu sự truyền ánh sáng. Ánh sáng là một dòng gồm các hạt - photon rời rạc, trong đó năng lượng, động lượng và khối lượng bức xạ được định vị. Sự tương tác của photon với vật chất khi đi qua một hệ thống quang học nào đó dẫn đến sự phân bố lại các photon trong không gian và xuất hiện hình ảnh nhiễu xạ. Trong trường hợp này, bình phương biên độ của sóng ánh sáng tại một điểm bất kỳ trong không gian là thước đo xác suất các photon chạm vào điểm đó.

Do đó, các tính chất hạt của ánh sáng gắn liền với thực tế là năng lượng, khối lượng và động lượng của bức xạ được định vị trong các photon rời rạc, và các tính chất sóng gắn liền với các mô hình thống kê về sự phân bố của các photon trong không gian.

BÀI 4. TÍNH CHẤT VẬT LÝ MÔI TRƯỜNG ĐỊA LÝ

Đặc điểm chung của đường bao địa lý.Phong bì địa lý -Đây là một hệ thống vật chất hình thành trên bề mặt trái đất do sự tương tác và thâm nhập lẫn nhau của thạch quyển, khí quyển và thủy quyển bão hòa với các sinh vật. Các vật thể tự nhiên của lớp vỏ địa lý (đá, nước, không khí, thực vật, vật chất sống) có các trạng thái kết tụ khác nhau (rắn, lỏng, khí) và các cấp độ tổ chức vật chất khác nhau (không sống, sống và trơ sinh học - kết quả là sự tương tác giữa các chất sống và không sống).

Lớp vỏ địa lý về cơ bản được hình thành bởi hai các loại khác nhau vấn đề: nguyên tử-phân tử vật chất "không sống" và nguyên tử-sinh vật chất “sống”. Chất đầu tiên chỉ có thể tham gia vào các quá trình hóa lý, do đó các chất mới có thể xuất hiện, nhưng từ cùng một nguyên tố hóa học. Loại thứ hai có khả năng sinh sản cùng loại, nhưng thành phần khác nhau và ngoại hình. Các tương tác của cái trước đòi hỏi chi phí năng lượng bên ngoài, trong khi cái sau có năng lượng riêng và có thể giải phóng nó ở mức tương tác khác nhau. Cả hai loại vật chất đều phát sinh đồng thời và đã hoạt động kể từ khi bắt đầu hình thành các quả cầu trên trái đất. Giữa các phần của lớp vỏ địa lý diễn ra sự trao đổi vật chất và năng lượng liên tục, biểu hiện dưới dạng hoàn lưu khí quyển và đại dương, sự chuyển động của nước mặt và nước ngầm, sông băng, sự chuyển động của các sinh vật và vật chất sống, v.v. Nhờ sự chuyển động của vật chất và năng lượng, tất cả các phần của lớp vỏ địa lý được kết nối với nhau và tạo thành một hệ thống thống nhất.

Thành phần và trạng thái đa dạng của vật chất, các dạng năng lượng và sự tương tác của các vật thể tự nhiên trong lớp vỏ địa lý trong quá trình tiến hóa lâu dài đã dẫn đến sự phân hóa không gian phức tạp của nó. Các phần không đồng nhất của đường bao địa lý nảy sinh - các phức hợp lãnh thổ tự nhiên và thủy sinh, hoặc các cảnh quan thuộc nhiều cấp độ khác nhau: từ các quốc gia và khu vực địa lý đến các vùng và tướng. Như vậy, là một tổng thể duy nhất, lớp vỏ địa lý đồng thời bao gồm các bộ phận tương đối độc lập nhưng luôn có mối liên hệ và phụ thuộc lẫn nhau. Vỏ bọc địa lý là cái nôi của sự sống, dưới nhiều hình thức và biểu hiện khác nhau đồng hành cùng nó ngay từ những giai đoạn đầu xuất hiện. Các sinh vật sống luôn ảnh hưởng đến sự hình thành các thành phần của lớp vỏ địa lý. Theo thời gian, với sự cải thiện của các dạng sống, sự phổ biến và phong phú của nó, vai trò của vật chất sống ngày càng tăng lên và ngày càng thay đổi cũng như cải thiện diện mạo của vỏ bọc địa lý.

Hầu hết các nhà nghiên cứu, theo S.V. Kalesnik, gọi khối vật chất liên kết và phụ thuộc lẫn nhau đóng khung hành tinh Trái đất ở khắp mọi nơi là một lớp vỏ địa lý. Còn có những cái tên khác - vỏ ngoài của trái đất(P.I. Brounov), tầng địa lý(A. G. Isachenko), biểu sinh(RI Abolin), vỏ vật lý(A. A. Grigoriev), sinh quyển(I.M. Zabelin), quả cầu phong cảnh(Yu. K. Efremov, F. N. Milkov), nhưng chúng không được sử dụng rộng rãi.

Các thành phần của đường bao địa lý Phong bì địa lý, hoặc địa lý toàn cầu, bao gồm một phức hợp không thể tách rời của các tầng địa lý một phần, chủ yếu bị chiếm giữ bởi một thành phần của một trạng thái nhất định và hoạt động cùng nhau với sự hiện diện của quần thể sinh vật. Thạch quyển, khí quyển Và thủy quyển tạo thành những lớp vỏ gần như liên tục. Sinh quyển Là một tập hợp các sinh vật sống trong một môi trường sống nhất định không chiếm một không gian độc lập mà làm chủ hoàn toàn các lĩnh vực nêu trên (thủy quyển) hoặc một phần (khí quyển và thạch quyển). Trong khoa học địa chất, khái niệm “vỏ bọc địa lý” bao gồm tất cả các sinh vật sống (mỗi quả cầu cụ thể có quần thể sinh vật riêng, là thành phần không thể tách rời của nó), do đó việc xác định độc lập sinh quyển là hầu như không cần thiết. Ngược lại, trong sinh học, sự phân biệt sinh quyển là chính đáng. Họ chiếm một vị trí cụ thể tầng lạnh(quả cầu lạnh) và không gian bán dâm(lớp phủ đất).

Lớp vỏ địa lý được đặc trưng bởi sự xác định các đơn vị phân chia khu vực-tỉnh, được gọi là phong cảnh, hoặc hệ thống địa chất. Những phức hợp này phát sinh từ sự tương tác và tích hợp nhất định của các thành phần địa chất. Các hệ thống địa chất đơn giản nhất được hình thành thông qua sự tương tác của vật chất ở cấp độ tổ chức trơ. Ví dụ, các sông băng, cùng với lòng của chúng và các lớp không khí lân cận, lưu vực sông như một hệ thống nước chảy cùng với một phần bề mặt trái đất và nước ngầm v.v. Các mối quan hệ phức tạp hơn tồn tại trong các hệ thống địa chất như lãnh thổ tự nhiên, hoặc quần thể cảnh quan. Chúng tương ứng với các khối của lớp vỏ địa lý, bao gồm một phần vỏ trái đất với đất, biocenosis và một phần tầng đối lưu có độ dày nhất định. Trong các đại dương, cảnh quan dưới nước và các khu phức hợp dưới nước được phân biệt.

Bản chất của lớp vỏ địa lý. Mỗi tầng địa lý có những đặc tính khác nhau, độc đáo và khác nhau về đặc điểm cấu trúc. Sự phân hóa trọng lực của chất Trái đất đã dẫn đến sự tập trung một phần đáng kể các nguyên tố nặng nhất trong lõi, trong khi oxy (khoảng 50%) và silicon (26%) chiếm ưu thế trong lớp vỏ trái đất. Sự phân bố các nguyên tố hóa học chính trong các tầng địa lý được đưa ra trong Bảng. 4.1.

Các nguyên tố hóa học trong lớp vỏ địa lý nằm ở trạng thái tự do(trong không khí), trong dạng ion(trong nước) và hợp chất phức tạp(sinh vật sống, khoáng chất, v.v.).

Các chất phổ biến nhất trong lớp vỏ địa lý là đá và khoáng chất, nước tự nhiên, băng, không khí, vật chất sống, đất và lớp vỏ phong hóa.

Ranh giới của đường bao địa lý. Hầu hết các nhà khoa học đều tin rằng giới hạn trên vỏ địa lý tương ứng với cấp độ nồng độ cao nhất tầng ozone nằm ở độ cao 25-28 km. Các nhà nghiên cứu khác, những người xác định lớp vỏ địa lý với lớp cảnh quan, vẽ ranh giới bên ngoài của nó dọc theo ranh giới trên của tầng đối lưu, có tính đến việc tầng đối lưu tương tác tích cực với bề mặt trái đất.

Bảng 4.1. Trạng thái và thành phần vỏ Trái Đất (theo V.A. Vronsky và G.V. Voitkevich)

Vỏ bọc	Thành phần hóa học	Tình trạng thể chất
Bầu không khí	N 2, O 2, CO 2, (H 2 O), khí trơ	Khí đốt
Thủy quyển	Muối và nước ngọt, tuyết và băng (Na, Mg, Ca, Cl, SO 4, HCO 3 hòa tan)	Chất lỏng, một phần rắn
Vật chất sống	Carbohydrate, chất béo, protein, axit nucleic, chất liệu xương (H 2 O, N, H, C, O)	Dạng keo rắn, lỏng một phần
Thạch quyển	Đá magma, trầm tích và biến chất (O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K)	Rắn, tan chảy một phần
áo choàng	Khoáng chất có thành phần olivin-pyroxen và chất tương đương áp lực cao(O, Si, Mg, Fe)	Chất rắn
Cốt lõi	Hợp kim sắt-niken (Fe, FeS, Ni)	Phần trên là chất lỏng, phần dưới là chất rắn

Giới hạn dưới thường được thực hiện theo phần Mohorovicic, tức là dọc theo đáy vỏ trái đất. Một số nhà nghiên cứu tin rằng lớp vỏ địa lý chỉ nên bao gồm phần vỏ trái đất tương tác trực tiếp với các thành phần khác - nước, không khí, sinh vật sống. Vùng biến đổi tích cực của chất khoáng trong môi trường nhiệt động của bề mặt trái đất có độ dày lên tới vài trăm mét trên đất liền và hàng chục mét dưới đại dương. Lý do thiếu quan điểm chung là trong lớp vỏ địa lý không có lực nào hình thành nên các ranh giới được xác định rõ ràng, chẳng hạn như các cạnh của tinh thể.

Người ta tin rằng ranh giới tối ưu Lớp vỏ địa lý là ranh giới phía trên của tầng ozon và đáy vỏ trái đất, trong đó có phần chính của khí quyển, toàn bộ thủy quyển và tầng trên của thạch quyển có các sinh vật sống hoặc sinh sống trong đó và dấu vết của con người. hoạt động.

Địa lý dựa trên các quy luật vật lý chung vận hành trong thế giới xung quanh. Trong số đó có luật: trọng lực phổ quát I. Newton, bảo toàn khối lượng và năng lượng, Stefan-Boltzmann, Archimedes, Hooke, Ohm, v.v.

Khái niệm cơ bản là "hệ thống"- tập hợp các phần tử có mối quan hệ nhất định. Mọi thứ mà hệ thống này tương tác được gọi là môi trường. Các hệ thống địa lý tương tác với nhau về mặt lãnh thổ và chức năng. Mỗi hệ thống bao gồm một số lượng hữu hạn các phần tử. Với một mức độ quy ước nào đó, các hệ thống vỏ địa lý (hệ thống địa chất) và môi trường bên ngoài của nó có thể được chia thành cơ học, nhiệt động lực học, trơ sinh học, sinh học, dân tộc và xã hội.

Hệ thống cơ khíđặc trưng bởi sự tương tác lực của các vật thể hình thành nên chúng và có khối lượng. Chúng bao gồm thiên thể, không khí và dòng hải lưu vân vân. Hệ thống cơ khíđược coi là một hệ thống cân bằng lực lượng. Khi vắng mặt nó, hệ thống sẽ thay đổi hướng đi và sớm sụp đổ.

Hệ nhiệt động gắn liền với sự chuyển động của vật chất do sự biến đổi hoặc truyền năng lượng. Không giống như các hệ cô lập được nghiên cứu bằng nhiệt động lực học cổ điển, các hệ địa chất là mở, tức là trao đổi vật chất và năng lượng với môi trường bên ngoài. Đây là một tình huống cực kỳ quan trọng, vì các hệ thống mở có khả năng tích lũy năng lượng chuyển đổi, duy trì và cải thiện cấu trúc của chúng. Tập hợp các thuộc tính như vậy được gọi là tự tổ chức. Nhờ tự tổ chức, thế giới của các hệ thống địa lý trở nên phức tạp hơn theo thời gian, được cải thiện (có khả năng chịu đựng tốt hơn những tác động từ bên ngoài) hoặc phát triển theo hướng có định hướng.

Hình 4.1. Trạng thái hệ thống: a - ổn định; b- có thể di chuyển được; V.- không ổn định

Hệ nhiệt động là các vòng tuần hoàn nhiệt khác nhau của một chất nếu các chuyển tiếp hoặc dòng năng lượng có liên quan đến chúng. Ví dụ, vòng tuần hoàn nước trong tự nhiên. Khi nghiên cứu hệ nhiệt động lực học, phương pháp cân bằng (cân bằng bức xạ và nhiệt) được sử dụng rộng rãi. Trong một số trường hợp, chúng ta có thể giới hạn việc coi một hệ nhiệt động là hệ cô lập, tức là bỏ qua sự trao đổi năng lượng của hệ với môi trường (quá trình đoạn nhiệt trong khí quyển).

trơ sinh học là những hệ thống trong đó vật chất sống và vật chất không sống được liên kết và tương tác chặt chẽ với nhau. Một ví dụ về hệ thống trơ sinh học là đất, là sự thống nhất của chất khoáng (đá, nước, không khí), sinh vật sống và chất hữu cơ sinh học chết (mùn, v.v.). Nếu một trong những thành phần này bị loại bỏ khỏi đất, nó sẽ mất đi tính chất tính chất đặc trưng(chủ yếu là khả năng sinh sản), tức là sẽ trở thành một hệ thống khác.

Hệ thống có truyền thông,được chia thành thẳng(nhân quả, vật chất-năng lượng) và đảo ngược(thông tin và quy định). Một hệ thống có phản hồi được gọi là tự điều chỉnh. Phản hồi là tiêu cực và tích cực. Tiêu cực giao tiếp làm giảm cường độ của quá trình trong hệ thống đồng thời tăng “đầu ra” của nó. Đó là đặc điểm của các hệ thống hoạt động bình thường và nhằm mục đích duy trì sự cân bằng động, ổn định và bất biến của chúng. Tích cực kết nối củng cố quá trình khi “đầu ra” của hệ thống tăng lên, tức là, nó dẫn đến sự phát triển giống như tuyết lở của quá trình, do đó hệ thống chuyển sang trạng thái mới hoặc bị phá hủy. Thông thường, quá trình thay đổi này được kích thích lý do bên ngoài, nhưng cơ chế tự phát triển vốn có trong bản chất của hệ thống.

Trạng thái của hệ thống được mô tả bằng các tham số, bao gồm cả chuyên sâu và mở rộng. Căng các thông số (nhiệt độ, độ ẩm tuyệt đối và tương đối, năng suất sinh học) không phụ thuộc vào quy mô của hệ thống, rộng rãi(dự trữ nhiệt, độ ẩm trong khối không khí, trữ lượng chất hữu cơ, v.v.) được xác định bởi quy mô của hệ thống (có nhiệt độ ở cả Bắc Cực và xích đạo, nhưng ở Bắc Cực nhiệt độ thấp hơn và cao hơn ở xích đạo). Do đó, cái trước không thay đổi khi hệ thống được chia thành nhiều phần, nhưng cái sau lại giảm đi.

Nếu các tham số chuyên sâu của hệ thống là đồng nhất, tức là không khác nhau ở các phần của nó thì hệ thống đó ở trạng thái cân bằng ổn định theo các thông số này. Bền vữngđược gọi là trạng thái cân bằng, được khôi phục một cách tự nhiên nếu hệ thống bị loại bỏ khỏi nó. Một hệ thống ở trạng thái ổn định có thể được ví như một quả bóng trong lỗ (Hình 4.1, MỘT). Kháng metađược gọi là trạng thái là một trong những lựa chọn ổn định (Hình 4.1, b): quả bóng có thể trượt bất kỳ trong ba đường trượt ( 1 , 2, 3), nhưng trong số này chỉ có vị trí là ổn định tuyệt đối 2. Không bền vữngđược gọi là trạng thái khi một xung lực tác động nhỏ đưa hệ ra khỏi trạng thái cân bằng và nó không thể quay trở lại trạng thái đó (Hình 4.1, V). Tính không ổn định là đặc điểm của hệ thống đang phát triển. Nó làm tăng sự đa dạng của thiên nhiên (các hệ thống mới được tạo ra), nhưng cũng có thể có tác động tiêu cực đến môi trường. Hệ thống ở trạng thái không ổn định dễ bị ảnh hưởng bởi biến động- biến động hỗn loạn của các tham số, ảnh hưởng của nó là không thể đoán trước.

Trong hầu hết các trường hợp, hệ thống bao bọc địa lý được mở. Các hệ thống mở không cố gắng đạt được thế năng tối thiểu và entropy tối đa (thước đo mức tiêu tán năng lượng). Các hệ thống địa lý có khả năng cải thiện bằng cách giảm (hoặc tập trung) entropy do môi trường bên ngoài. Quá trình này có thể được biểu diễn dưới dạng sự hình thành trật tự từ sự hỗn loạn. Nó được quan sát thấy trong phong bì địa lý một cách tiến hóa.

Trong lớp vỏ địa lý có những hệ thống có hai hoặc nhiều trạng thái ổn định, được gọi là cò súng(chuyển đổi). Ví dụ, trạng thái băng giá và không có băng của bề mặt trái đất, hoạt động của mạch nước phun (nghỉ ngơi - phát thải). Khái niệm kích hoạt rất quan trọng để đánh giá khả năng hậu quả môi trường: Việc giữ một hiện tượng ở một trạng thái nhất định sẽ dễ dàng hơn về mặt năng lượng hơn là đưa nó trở lại trạng thái trước đó nếu quá trình chuyển đổi đã bắt đầu.

Các tương tác cơ học trong các quá trình vật lý-địa lý của hành tinh có cơ sở vật chất đều tuân theo định luật vạn vật hấp dẫn, theo đó bất kỳ hai hạt vật chất nào có khối lượng M 1 Và M 2 bị hút về phía nhau bằng một lực R, tỉ lệ thuận với tích các khối lượng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách R giữa chúng:

Ở đâu G- hệ số tỷ lệ (hằng số hấp dẫn) bằng 6,6725×10 -11 N×m 2 /kg 2. Theo định luật này, lực hấp dẫn chỉ phụ thuộc vào vị trí của các hạt tại một thời điểm nhất định, tức là. tương tác hấp dẫn lan truyền ngay lập tức. Do đó biểu thức cho trọng lực:

Ở đâu g- gia tốc của điểm rơi tự do bằng 9,7805 x T- khối lượng của một điểm vật chất; φ - vĩ độ địa lý; h- độ cao của điểm so với mực nước biển.

Trong thế giới của các vật thể vĩ mô là các thiên thể, định luật vạn vật hấp dẫn đóng vai trò cơ bản, quyết định sự tương tác và tiến hóa của chúng. Trên Trái đất, những biểu hiện của định luật này là:

Trường hấp dẫn của Trái đất (trường trọng lực);

Sự phân hóa hấp dẫn của vật chất trên trái đất dẫn đến sự hình thành các địa quyển, cân bằng đẳng tĩnh của thạch quyển, đối lưu nhiệt trong lõi và lớp phủ, đại dương và khí quyển;

Chuyển động của khối lượng trái đất và chuyển động của chúng bên trong hành tinh và trên bề mặt của nó;

Sự hình thành thủy triều.

Trường hấp dẫn của trái đấtđại diện cho trường trọng lực - hợp lực của trọng lực và lực ly tâm của chuyển động quay của Trái đất (Hình 4.2). Vì lực hấp dẫn phụ thuộc vào bán kính Trái đất, bán kính nhỏ nhất ở hai cực nên lớn nhất ở hai cực. Lực ly tâm, phụ thuộc (ở cùng tốc độ quay) vào bán kính quỹ đạo, là lực lớn nhất ở xích đạo. Tổng hợp của các lực này tăng dần từ xích đạo đến cực, tương ứng từ 978 lên 983 gals. Lực hấp dẫn giảm dần từ bề mặt trái đất trở lên và tăng dần vào sâu trong lòng trái đất trong thạch quyển.

Trường hấp dẫn là tiềm năng. Các điểm có cùng thế năng hấp dẫn tạo thành bề mặt đẳng thế (hoặc đẳng thế). Trên mỗi bề mặt như vậy, sự chuyển động tự phát của khối lượng là không thể xảy ra, vì thành phần trọng lực nằm ngang bằng không. Bề mặt đẳng thế quan trọng nhất của Trái đất là bề mặt Geoid. Các mặt cắt của bề mặt nổi đẳng thế hình thành nằm ngang(đường đẳng áp của đất liền hoặc đường đẳng áp của đáy biển).

Cơm. 4.2. Trọng lực (R o) - kết quả của lực hấp dẫn (P N) và ly tâm (P δ)

Chuyển động của các vật có khối lượng xảy ra trong trường hấp dẫn theo hướng gradient của trường này, tức là. bề mặt bình thường đến bề mặt đẳng thế. Khi có chướng ngại vật (ví dụ: địa hình), chuyển động xảy ra theo cách làm cho thế năng giảm đi. Ví dụ, theo định luật về các bình thông nhau, mực nước trong các bể thông nhau tương ứng với một bề mặt thế năng.

Giá trị trường trọng lực của Trái đất được hiển thị đồng vị(các đường có giá trị trọng lực bằng nhau).

Sự khác biệt hấp dẫn. Theo những ý tưởng hiện có, lực hấp dẫn là một trong những lực chính hình thành Trái đất từ đám mây tiền hành tinh. Theo nhiều giả thuyết khác nhau, Trái đất hình thành như một vật thể không đồng nhất (lõi Trái đất được hình thành trên giai đoạn đầu, lớp phủ - ở giai đoạn sau) hoặc dưới dạng khối đồng nhất. Trong trường hợp sau, người ta tin rằng điều chính trong lịch sử của hành tinh theo quan điểm địa vật lý là quá trình phân biệt hấp dẫn của vật chất - phân tầng theo mật độ vật chất trong trường trọng lực. Kết quả của sự phân tầng như vậy đã hình thành các tầng địa lý, mỗi tầng được tạo thành từ chất của một trạng thái tập hợp và mật độ tương tự. Các tính toán cho thấy lượng nhiệt thoát ra trong quá trình phân tách trọng lực của Trái đất vào lõi và lớp phủ sẽ đủ để làm tan chảy chất rắn ban đầu của hành tinh chúng ta.

Nhiều quá trình gắn liền với sự phân hóa trọng lực, bao gồm cả chuyển động kiến tạo thẳng đứng của các khối thạch quyển. Trong khí quyển, sự phân hóa trọng lực dẫn đến sự mất ổn định của cột không khí do nhiệt độ và độ ẩm khác nhau. Trong tầng đối lưu, không khí được bề mặt trái đất làm nóng lên và chịu một động lượng hướng lên (“nổi”). Sự mất ổn định hấp dẫn của khí quyển là phổ biến, do đó trong khí tượng học, việc giảm nhiệt độ từ bề mặt trái đất trở lên được coi là bình thường, còn nhiệt độ tăng lên được gọi là đảo ngược. Trong thủy quyển, sự phân hóa trọng lực phụ thuộc vào cả nhiệt độ và độ mặn của các khối nước, điều này cũng dẫn đến sự chuyển động và sắp xếp của chúng theo mật độ (quá trình nước dâng lên gọi là quá trình nước dâng lên). nước dâng, hạ thấp - sự sụt giảm).

Isostasia. Các quá trình phân biệt mật độ cũng biểu hiện dưới dạng cân bằng đẳng tĩnh của thạch quyển. Điều này được minh họa rõ ràng bằng các mô hình cân bằng đẳng tĩnh của các vật thể nổi trên mặt nước (Hình 4.3). Trong hình. 4.3, b các khối có mật độ khác nhau được hiển thị với cùng kích thước, do đó chúng được ngâm trong nước theo tỷ lệ với mật độ của nước. Trong hình. 4.3, MỘT các khối có cùng khối lượng riêng nhưng kích thước khác nhau được thể hiện, do đó mỗi khối được ngâm trong nước một lượng bằng tỷ lệ khối lượng (như trong trường hợp trước) nhân với tiết diện của hình lập phương. Các mũi tên chỉ cặp lực hấp dẫn và lực Archimedes. Mỗi khối ở trong một trạng thái cân bằng đẳng tĩnh phù hợp với mật độ của chất và độ dày (sức mạnh) của cơ thể.

Thông thường khái niệm cân bằng đẳng tĩnh được sử dụng liên quan đến thạch quyển, nhưng hiệu ứng này thể hiện ở bất kỳ môi trường nào. Như vậy, từ sơ đồ nguyên lý (Hình 4.4) về cân bằng đẳng tĩnh của các khối thạch quyển, có thể thấy rõ lớp vỏ lục địa nổi lên cùng với một phần của lớp phủ trên, vì nó được cấu tạo từ chất ít đậm đặc hơn lớp đại dương và có độ dày lớn hơn. Vỏ đại dương chìm xuống so với đất liền vì những lý do tương tự, vì mật độ của nó cao hơn và độ dày của nó nhỏ hơn. Nhờ đẳng tĩnh, mối quan hệ đều đặn giữa độ cao của đất liền và độ sâu của đại dương được duy trì, điều này được phản ánh bằng đường cong đo độ cao.

Cơm. 4.3. Các mô hình đẳng tĩnh (theo F. Stacy): MỘT- cân bằng các khối trên nền theo độ dày của thạch quyển; b - các khối cân bằng trên nền theo tỷ trọng của chất (số liệu được tính theo đơn vị tỷ trọng quy ước)

Cơm. 4.4. Cân bằng đẳng tĩnh của thạch quyển

Cân bằng đẳng tĩnh của thạch quyển là một đặc tính hình thành hệ thống quan trọng của lớp vỏ địa lý. Nó xác định cấu hình của các lục địa và đại dương, sự phân bố độ cao và độ sâu, và thông qua chúng, dòng chảy và sự phân phối lại nhiệt, sự lưu thông của các khối nước và không khí cũng như các mô hình phân biệt không gian khác của lớp vỏ địa lý.

Sự chuyển động của khối lượng trái đất. Sự tương tác của lực hấp dẫn và các lực khác bên trong hành tinh và ảnh hưởng của môi trường vũ trụ dẫn đến sự chuyển động của khối lượng trái đất, cố gắng chiếm vị trí ổn định nhất trong không gian. Biểu thức trực tiếp của các chuyển vị này là quá trình núi lửa- phát thải vào lớp vỏ địa lý của khối lượng vật chất sâu, hiện tượng địa chấn - sự dịch chuyển mạnh mẽ của các khối bên trong trái đất, thường đi kèm với chấn động và đứt gãy trong tính liên tục của vỏ trái đất, chuyển động kiến tạo - chuyển động của khối lượng trái đất bên trong hành tinh hoặc biểu hiện trên bề mặt trái đất (tân kiến tạo). Tất cả đều ảnh hưởng tích cực đến hoạt động của đường bao địa lý. Lý do chính cho sự biểu hiện của chúng là nhu cầu cân bằng kết quả của các tương tác bên trong Trái đất và trên bề mặt của nó. Chuyển động của khối lượng trái đất là một đặc điểm quan trọng của hành tinh, vì chúng cho thấy hoạt động bên trong của nó cũng như khả năng phát triển và cải thiện.

Thủy triều. Thủy triều phụ thuộc chủ yếu vào sự tương tác giữa Trái Đất, Mặt Trăng và Mặt Trời. Vai trò chủ đạo trong việc này do Mặt trăng gần đó đóng, có lực hấp dẫn lớn hơn mặt trời 2,17 lần. Toàn bộ chu kỳ thủy triều tương ứng với khoảng thời gian ngày âm lịch(24 giờ 51 phút), không trùng với thời gian của mặt trời, do đó hình thành sự bất bình đẳng về thủy triều. Tuy nhiên, trên thực tế có tồn tại chế độ nhật triều, bán nhật triều và hỗn hợp.

Mặt Trăng quay quanh Trái Đất theo quỹ đạo hình elip với bán kính trung bình là 384 nghìn km. Hệ thống Trái Đất-Mặt Trăng có trung tâm tổng hợp khối lượng, nằm trong thân Trái đất ở khoảng cách 2/3 tính từ tâm của nó, vì khối lượng của các lực tương tác khác nhau rất nhiều (của Trái đất lớn hơn Mặt trăng 81 lần). Cả hai thiên thể đều chuyển động theo cách mà bất kỳ điểm nào của một trong số chúng đều mô tả cùng một quỹ đạo. Tại mỗi điểm như vậy, lực ly tâm giống nhau xuất hiện, không phụ thuộc vào vĩ độ của địa điểm.

Ngoài lực ly tâm, mỗi điểm trên Trái đất còn chịu tác dụng của lực hấp dẫn hướng về Mặt trăng, lực này phụ thuộc vào khoảng cách đến khối lượng nhiễu loạn (Hình 4.5). Nếu khoảng cách từ khối tâm Mặt Trăng đến khối tâm Trái Đất là 60 bán kính Trái Đất (R), sau đó đến điểm Z gần Mặt trăng nhất (đỉnh cao) nó chỉ bằng 59 R, và đến điểm xa nhất N (thấp nhất) - 61R. Theo định luật vạn vật hấp dẫn, độ lớn của lực hấp dẫn tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa các tâm khối lượng. Do đó, tại điểm Z lực hấp dẫn lớn hơn điểm O 3 và tại điểm N lực hấp dẫn nhỏ hơn bất kỳ điểm nào trên bề mặt Trái đất. Như vậy, ở khối tâm Trái Đất có lực hấp dẫn và lực ly tâm bằng nhau, nhưng tại điểm Z và N không có sự bằng nhau: tại điểm Z lực hấp dẫn lớn hơn lực ly tâm, và tại điểm N lực ly tâm là lớn hơn. Điều này dẫn đến sự hình thành các biến dạng thủy triều - chỗ phình ra hoặc sóng dừng.

Tính toán cho thấy tại tâm khối lượng Trái Đất, giá trị tuyệt đối của lực hấp dẫn do ảnh hưởng của Mặt Trăng là 3,38 mg/1 kg khối lượng, tại điểm Z lực hấp dẫn đã là 3,49 mg/kg, còn ở điểm Z thì lực hấp dẫn đã là 3,49 mg/kg. điểm N - chỉ 3,27 mg/kg. Tổng hợp các giá trị này tại mỗi điểm trên bề mặt trái đất với các giá trị vectơ của lực ly tâm, chúng ta thu được kết quả hướng vào điểm Z hướng về Mặt trăng và tại điểm N cách xa Mặt trăng. Lực này được gọi là thủy triều Giá trị của nó trong cả hai trường hợp là 0,11 mg/kg khối lượng, nhưng trái dấu. Tại các điểm khác không nằm trên trục của hệ Trái Đất - Mặt Trăng, các lực sẽ lệch hướng và tạo thành hình bình hành, trong đó hợp lực hướng theo đường chéo của hình bình hành.

Cơm. 4.5. Sự hình thành lực thủy triều dưới tác dụng của Mặt Trăng ở nhiều điểm khác nhau bề mặt trái đất

Hình 4.6. Thủy triều hình thành trong quá trình tương tác của Trái Đất với Mặt Trăng (L) và Mặt Trời (S): MỘT - mùa xuân; b - cầu phương

Do Trái đất tự quay, các đỉnh thủy triều được hình thành tại mỗi thời điểm tiếp theo ở những vị trí mới trên bề mặt Trái đất, do đó, trong khoảng thời gian giữa hai cực đại trên hoặc dưới liên tiếp của Mặt trăng, các đỉnh thủy triều sẽ đi vòng quanh địa cầu và trong thời gian này mỗi nơi sẽ xảy ra hai lần thủy triều lên và hai lần thủy triều xuống.

Tương tác tương tự xảy ra giữa Trái đất và Mặt trời (cũng như các thiên thể khác), nhưng không đáng kể. Khối lượng của Mặt trời lớn vô song so với khối lượng Mặt trăng và khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời cũng lớn hơn nhiều so với Mặt trăng nên cường độ thủy triều nhỏ hơn khoảng 2,2 lần so với thủy triều mặt trăng. Do vị trí tương đối của Trái đất, Mặt trăng và Mặt trời liên tục thay đổi nên độ lớn của mặt trời và thủy triều mặt trăng. Thủy triều mặt trời làm thay đổi độ lớn của thủy triều mặt trăng. Nếu các sóng thủy triều có nguồn gốc từ mặt trăng và mặt trời gộp lại và ba ngôi sao nằm trên một đường thẳng thì gọi là thủy triều. mùa xuân, nếu chúng bị trừ đi và Mặt trời và Mặt trăng tạo thành một góc vuông so với Trái đất - cầu phương(Hình 4.6). Độ cao của thủy triều mùa xuân trong đại dương cao hơn thủy triều mặt trăng khoảng 1,5 lần và thủy triều cầu phương cao bằng một nửa.

Thủy triều ảnh hưởng đến tất cả các lớp của Trái đất, bất kể môi trường hay trạng thái của vật chất. Lực thủy triều trên đất liền và trên biển là như nhau. Tuy nhiên, khả năng chống lại lực này (độ nhớt, độ đàn hồi) và khả năng biến dạng môi trường khác nhau không giống nhau Không chỉ đại dương mà cả bề mặt thạch quyển cũng như lòng đất dưới lòng đất đều trải qua những biến dạng định kỳ do sự truyền qua của sóng thủy triều. Trên đất liền không có điểm quy chiếu là đường bờ biển trong đại dương nên không nhìn thấy được thủy triều thạch quyển.

Chuyển động thủy triều rất quan trọng đối với Trái đất hậu quả địa lý. Trong thân Trái đất bị biến dạng do thủy triều (trong mọi môi trường - rắn, lỏng, khí), ma sát bên trong xảy ra, dẫn đến sự chuyển đổi năng lượng quay hàng ngày của Trái đất thành cơ năng, sau đó làm tiêu tán năng lượng của Trái đất. năng lượng quay hàng ngày của Trái đất. Vì lý do này, vòng quay hàng ngày của Trái đất chậm lại 1/40.000 giây mỗi năm, tức là ngày dài ra thêm 1 giây trong 40.000 năm, điều này rất dễ nhận thấy trên thang thời gian địa chất. Làm chậm quá trình tự quay hàng ngày của Trái đất làm giảm lực Coriolis, ảnh hưởng đến hình dạng của elip quay (quay trục càng chậm thì độ dốc cực của Trái đất càng ít và mô hình của nó càng gần với hình cầu) và vị trí của geoid. Theo tính toán, việc quay trục chậm lại, dẫn đến ngày kéo dài thêm 0,5 giờ, sẽ giải phóng năng lượng đủ cho sự hình thành hệ thống núi Alps.

Hiện tượng thủy triều (dao động mực nước biển và dòng thủy triều) là kết quả của sự lan truyền của sóng thủy triều (mắt người quan sát ghi lại tổng thủy triều, thực tế gồm khoảng 40 sóng hài) dẫn đến hiện tượng lũ lụt và khô hạn định kỳ vùng ven biểnở ranh giới lục địa và đại dương. Chúng đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành các môi trường tự nhiên cụ thể (cảnh quan dưới nước) trên các bờ biển trũng khá rộng của các lục địa. Khi đến vùng nước nông, thủy triều có thể làm gián đoạn đáng kể chế độ thủy văn ở các cửa sông chảy ra biển hoặc đại dương, thậm chí khiến chúng trở nên ngược dòng. Hiện tượng này được gọi là boron thủy triều.Điều kiện tự nhiên ở nhiều khu vực trên Đại dương Thế giới phần lớn được xác định bởi sự thay đổi thủy triều của mực nước và dòng chảy, ảnh hưởng đáng kể đến chế độ thủy văn (đặc biệt là eo biển), cấu trúc nước, cường độ và tính chất vận chuyển nước.

Cường độ của các quá trình thủy triều có liên quan chặt chẽ đến các điều kiện thiên văn cụ thể, chủ yếu là với những thay đổi trong các pha và xích vĩ của Mặt trăng. Tuy nhiên, sóng thủy triều không tuân thủ chặt chẽ các yếu tố thiên văn. Tốc độ di chuyển của nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố địa lý- độ sâu của biển (càng sâu thì lực cản ma sát của nước ở đáy càng thấp), cấu hình của vùng đất liền và lưu vực biển, v.v. đại dương rộng mởĐộ cao thủy triều thấp, nhưng khi tiến vào bờ, sóng thủy triều tăng lên.

Lực thủy triều là một ví dụ về sự hình thành các mối quan hệ nhân quả phức tạp trong phạm vi địa lý và khả năng tự củng cố của những thay đổi nhỏ ban đầu. Khả năng của một hệ thống có thể tăng cường một cách tự phát ảnh hưởng bên ngoài là đặc trưng của các hệ thống không cân bằng, mà đường bao địa lý thuộc về, và được gọi là sức mạnh tổng hợp.

Chuyển động cơ học gắn liền với chuyển động quay của Trái đất. Cơ sở của những chuyển động này là một trong những lực quán tính - Lực Coriolis, do sự chuyển động quay của Trái đất quanh trục của nó gây ra. Nó bằng tích của khối lượng của điểm T với gia tốc quay ak của nó và hướng ngược lại với gia tốc này:

Ở đâu FK- Lực Coriolis; T - khối lượng của vật chuyển động; v liên quan - tốc độ tương đối của chuyển động điểm; ω - vận tốc góc vòng quay của Trái đất; φ - vĩ độ địa lý.

Trên Trái đất, lực Coriolis biểu hiện ở chỗ các vật rơi tự do bị lệch theo phương thẳng đứng về phía đông, còn các vật chuyển động dọc theo bề mặt trái đất bị lệch khỏi hướng chuyển động của chúng ở Bắc bán cầu về bên phải và ở Nam bán cầu. sang trái. Do Trái đất quay chậm nên những sai lệch như vậy rất nhỏ và có ảnh hưởng rõ rệt ở tốc độ chuyển động rất cao hoặc khi chuyển động kéo dài trong thời gian rất dài (ví dụ làm xói mòn bờ sông tương ứng - bờ phải của sông Bắc bán cầu dốc, trái - bằng phẳng và ở Yuzhny - ngược lại).

Tác động của lực Coriolis mở rộng đến nhiều hiện tượng trong phạm vi địa lý. Trong khí quyển, dưới tác động của lực làm lệch hướng quay của Trái đất, gió ở các vĩ độ ôn đới của cả hai bán cầu chủ yếu có hướng tây và ở các vĩ độ nhiệt đới - hướng đông. Trong đại dương, lực Coriolis làm cho các hạt nước chuyển động theo một vòng, chủ yếu vuông góc với động lượng ban đầu (độ dốc của mực nước). Tuy nhiên, dòng hải lưu không theo hướng gió khiến chúng tăng tốc. Dưới tác động của lực Coriolis, chúng dịch chuyển từ hướng gió thịnh hành một góc 30° sang phải hoặc trái, tùy thuộc vào bán cầu, như F. Nansen đã chỉ ra trong quá trình băng trôi trên con tàu Fram.

Theo lý thuyết trôi dạt của V. U. Ekman, trong đại dương có sự thay đổi hướng chuyển động của nước với độ sâu theo hình xoắn ốc: càng xuống sâu, dòng điện càng lệch về bên phải (ở Bắc bán cầu) so với hướng. của gió gây ra nó (Hình 4.7). Tuy nhiên, trên thực tế, dòng chảy có độ sâu bị lực Coriolis làm lệch hướng khỏi hướng gió gây ra nó một góc 45° theo hướng phù hợp với từng bán cầu và thậm chí còn quay theo hướng ngược chiều gió. Do sự vận chuyển nước này, gió mậu dịch gây ra sự thay đổi dòng chảy hướng về phía bắc và phía nam xích đạo. Để bù đắp cho dòng chảy ra, vùng nước sâu lạnh dâng lên ở đây. Chính vì vậy nhiệt độ mặt nướcở xích đạo nhiệt độ thấp hơn 2-3°C so với vùng nhiệt đới.

Cơm. 4.7. Phối cảnh biểu diễn dòng trôi dạt ở các độ sâu khác nhau ở Bắc bán cầu (xoắn ốc Ekman)

Từ trường. Sự hiện diện của từ trường Trái đất được quan sát bởi tất cả những người cầm la bàn lên và thấy một đầu mũi tên chỉ về phía bắc, đầu kia chỉ về phía nam.

Từ trường Trái đất có hai loại: không đổi (chính) và biến đổi. Bản chất và nguồn gốc của chúng khác nhau nhưng giữa chúng có mối quan hệ với nhau. sự hình thành Vĩnh viễn từ tính lĩnh vựcđóng góp vào các nguồn bên trong - dòng điện phát sinh trên bề mặt lõi nén của Trái đất do sự chênh lệch nhiệt độ ở các bộ phận của nó, được cho là có liên quan đến các quá trình động học trong lớp phủ và lõi. Chúng tạo ra một từ trường ổn định, trải rộng trên 20-25 bán kính trái đất, có điện áp khác nhau tại các điểm khác nhau trên bề mặt trái đất và chỉ chịu những dao động chậm. Trường biếnđược tạo ra bởi các nguồn bên ngoài nằm bên ngoài hành tinh - dòng điện ở các tầng trên của khí quyển. Các tia và hạt đến từ độ sâu của Vũ trụ gây ra nhiều hiện tượng nổi tiếng - cực quang, bão từ, ion hóa không khí, chuyển tiếp oxy khí quyển và nitơ từ trạng thái phân tử sang trạng thái nguyên tử, v.v. Từ trường xen kẽ yếu hơn khoảng 100 lần so với từ trường không đổi và được đặc trưng bởi các biến động khác nhau về nguồn gốc và thời gian tác dụng: đều đặn (hàng ngày, theo mùa), chủ yếu có mặt trời tính chất và không đều (bão từ).

Từ trường Trái Đất có thành phần lưỡng cực, trục có cực từ bắc và nam nghiêng một góc 11,5° so với trục quay. Từ trường làm kim la bàn định hướng theo hướng của các đường sức từ. Máy bay vòng tròn lớn, nơi đặt kim nam châm, được gọi là kinh tuyến từ. Các kinh tuyến từ, giống như các kinh tuyến địa lý, hội tụ tại hai điểm - các cực từ. Các cực từ không trùng với các cực địa lý và tọa độ của chúng thay đổi theo không gian: cực Bắc là 75°42"N, 101°30"W. (1970); 77°36"B, 102°48"T (1985), cực nam - 65°30" N, 140°18" E. và 65° 06" Nam, 139° Đông (1985). Cực từ phía Bắc trôi với tốc độ 5-6 km/năm, nhưng đến năm 2002 tốc độ đã tăng lên 40 km/năm.

Từ trường Trái đất được đặc trưng bởi các chỉ số sau: độ lệch từ, độ nghiêng và cường độ từ.

Độ từ thiên từ- góc giữa hướng thực sự với hướng bắc, tức là kinh tuyến địa lý và hướng cực Bắc của kim nam châm. Giá trị của nó thay đổi từ 0° đến ±180°. Các đường có độ lệch từ bằng nhau được gọi là isogon.

Độ nghiêng từ tính- góc giữa mặt phẳng nằm ngang và kim nam châm treo tự do trên trục nằm ngang. Giá trị của nó thay đổi từ 0° đến (±90)°. Nó dương ở bán cầu địa từ phía bắc và âm ở phía nam. Các đường có độ nghiêng từ bằng nhau được gọi là đường đẳng tích.

Căng thẳngđặc trưng cho cường độ của từ trường và độ lớn của nó tăng theo vĩ độ.

Những thay đổi về đặc tính của từ trường theo thời gian xảy ra chủ yếu do sự dịch chuyển của nó so với quả địa cầu - sự trôi dạt về phía tây.

Trong lịch sử Trái đất, người ta đã ghi nhận những thay đổi về cực của lưỡng cực từ. Cực tính, khi đầu phía bắc của kim từ hướng về phía bắc, được gọi là trực tiếp(như bây giờ), nếu không thì họ nói về đảo ngược từ hóa của lưỡng cực của trái đất.

Việc quan sát từ trường Trái đất được thực hiện bởi nhiều đài quan sát trên khắp thế giới và dựa trên các phép đo của họ, các bản đồ địa từ được xây dựng cho thấy ở một số khu vực trên thế giới cường độ từ trường và từ trường đường dây điện do sự không đồng nhất của cấu trúc bên trong Trái đất và từ hóa còn sót lại của đá, chúng đi chệch khỏi bình thường. Những sai lệch như vậy được gọi là dị thường từ tính. Một số dị thường được sử dụng làm chỉ số thăm dò khoáng sản.

Cơm. 4.8. Mặt cắt kinh tuyến của từ quyển, theo các phép đo vệ tinh (theo K. A. Kulikov và N. S. Sidorenkov): 1 - lớp plasma (“đuôi”) của từ quyển; 2 - khoảng cách cực; 3- vành đai bức xạ; 4- plasmasphere; 5- lớp phủ plasma; 6 - từ trường; 7 - mặt sóng xung kích; 8 - "gió mặt trời"

Từ quyển. Mặt trời và các hành tinh trong Hệ Mặt trời có từ trường tạo ra lớp vỏ ngoài đặc biệt xung quanh mỗi thiên thể - từ trường.Đây là vùng không gian gần Trái đất (đường kính trung bình của từ quyển vượt quá 90 nghìn km trong mặt cắt ngang), các tính chất vật lý của nó được xác định bởi từ trường Trái đất và sự tương tác của nó với các dòng hạt tích điện (tiểu thể) của nguồn gốc vũ trụ.

Trái Đất thường xuyên tiếp xúc với bức xạ hạt từ Mặt Trời - gió mặt trời. Gió mặt trời lan truyền từ quầng mặt trời với tốc độ cao (400 km/s). Nó bao gồm các proton và electron. Khi gió mặt trời tương tác với từ trường Trái đất, nó hình thành sóng xung kích(Hình 4.8), theo sau là vùng chuyển tiếp nơi từ trường của plasma mặt trời trở nên mất trật tự. Vùng chuyển tiếp tiếp giáp với từ quyển Trái Đất, ranh giới của nó là từ trường- đi qua nơi áp suất động của gió mặt trời được cân bằng với áp suất của từ trường Trái đất.

Bên trong sóng xung kích là vành đai bức xạ, trong đó các hạt tích điện - electron và proton - di chuyển dọc theo quỹ đạo xoắn ốc theo hướng của các đường sức từ. Tương tác với lớp trên cùng khí quyển, những hạt này làm ion hóa nó và tạo ra cực quang.

Trường địa từ, tương tác với gió mặt trời, tạo thành từ quyển. Dưới tác động của gió Mặt Trời, nó bị nén lại từ phía Mặt Trời và kéo dài mạnh theo hướng phản Hệ Mặt Trời, tạo thành một cái đuôi dài tới 900-1050 bán kính Trái Đất.

Từ quyển không thuộc về địa quyển của hành tinh nhưng đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành nhiều tính chất của vỏ địa lý. Nó là trở ngại chính cho sự xâm nhập của bức xạ hạt từ Mặt trời, có tác dụng hủy diệt vật chất sống, vào lớp vỏ địa lý. Theo S. V. Kalesnik, trường địa từ cùng với bầu khí quyển tạo thành một “hàng rào áo giáp” của hành tinh - nó bắt giữ những người đến gần Trái đất hạt vũ trụ và ngăn chúng thoát trở lại không gian liên hành tinh hoặc thâm nhập vào bầu khí quyển thấp hơn. Các hạt vũ trụ chỉ có thể tự do xâm chiếm bầu khí quyển trong vùng cực từ.

Đồng thời, từ quyển truyền tia X và tia cực tím, sóng vô tuyến và năng lượng bức xạ, đóng vai trò là nguồn nhiệt chính và cơ sở năng lượng cho các quá trình xảy ra trong vỏ địa lý.

Nhiều sự thật đã được tích lũy về độ nhạy cao đối với từ trường của côn trùng, cá, chim, động vật thân mềm, rùa, giun và thậm chí cả tảo, cũng như con người. Mối quan hệ giữa các chức năng khác nhau của thực vật và động vật và sự định hướng của chúng trong từ trường đã được chứng minh bằng thực nghiệm. Hiện tượng này được gọi là tính hướng từ.

Cổ từ học. Từ trường Trái đất đã tồn tại từ xa xưa và được phản ánh qua kết quả của các quá trình, hiện tượng xảy ra trên hành tinh trong quá khứ xa xôi. Một nghiên cứu về các loại đá cổ chứa các hạt magnetite, hematit hoặc các oxit sắt khác cho thấy sự hiện diện của từ hóa còn sót lại trong chúng, có hướng từ trường Trái đất ở thời đại tương ứng. Nghiên cứu từ hóa sơ cấp của đá ở các độ tuổi khác nhau giúp có thể thu được dữ liệu (có phần gây tranh cãi) về những thay đổi tạm thời trong từ trường Trái đất và khi tiến hành nghiên cứu về các vùng khác nhau- sự phân bố không gian của nó. Theo những dữ liệu này, từ trường có đặc điểm là thay đổi hướng chậm và liên tục bị đảo ngược khi cực bắc trở thành cực nam và ngược lại. Trong thời đại Kainozoi, trạng thái trung bình của từ trường trái đất là một trường lưỡng cực định hướng dọc theo trục quay của hành tinh, và bản thân thời kỳ hiện đại được coi là dương. Dữ liệu cổ từ về thời đại Cổ sinh chỉ phù hợp với giả định bổ sung về sự dịch chuyển của cực từ so với bề mặt trái đất. Đường di chuyển của cực từ tính toán cho các lục địa khác nhau khác nhau đáng kể, điều này được giải thích bằng sự chuyển động của chúng theo thời gian và không gian.

nhân vật hành tinh từ trường mặt đất và những thay đổi trong các yếu tố của nó trong quá khứ địa chất quyết định khả năng cơ bản về mối tương quan tuổi tác của các sự kiện và sự hình thành của lớp vỏ địa lý và tính đẳng thời chặt chẽ của các đơn vị được xác định. Các mối phụ thuộc đã lưu ý hiện đang được sử dụng rộng rãi khi so sánh các bazan ở đáy đại dương ở các độ tuổi khác nhau, cũng như để liên hệ với các sự hình thành lục địa trẻ mà thực tế không có vật liệu cổ sinh vật. Cấu trúc dải (các dải từ hóa thuận và ngược xen kẽ nhau) của các loại đá này là do sự định hướng của các khoáng chất chứa sắt theo hướng của các đường sức từ tồn tại tại thời điểm hình thành.

Điện trường của Trái đất tồn tại trong mọi lĩnh vực của đường bao địa lý, kể cả ở động vật. Đặc điểm chính của nó là căng thẳng- đại diện cho lực tác dụng trong trường này lên một điện tích dương đơn vị. Sự phân bố điện tích trong không gian được mô tả bằng các đường sức: mật độ của các đường sức càng lớn thì cường độ điện trường càng lớn.

Các hiện tượng gắn liền với sự chuyển động của điện tích là cơ sở của nhiều quá trình xảy ra trong Vũ trụ và trên Trái đất. Hành tinh của chúng ta liên tục bị “dội bom” bởi các hạt tích điện từ không gian bên ngoài. Một số trong số chúng có nguồn gốc bên ngoài Hệ Mặt trời và chủ yếu được biểu thị bằng proton (khoảng 85%), hạt alpha (khoảng 14%) và hạt nhân nguyên tử nặng. Hầu hết các hạt này có thể được hình thành trong Thiên hà của chúng ta và do đó dòng của chúng được gọi là tia vũ trụ của thiên hà. Ngoài ra họ còn được biết đến tia vũ trụ mặt trời, phát ra từ Mặt trời và cũng bao gồm chủ yếu là proton. Chính chúng đã hình thành nên các dòng điện ngoài Trái đất, dòng điện này tăng lên đáng kể trong thời kỳ có sự xáo trộn mạnh trên bề mặt Mặt trời. Khi đến gần Trái đất, những hạt này đi vào từ trường của hành tinh và trở nên rất nhân vật phức tạp chuyển động, đặc biệt là gần các cực. Nếu như động năng Nếu hạt tương đối nhỏ, hạt sẽ bị trường làm lệch hướng và không chạm tới bề mặt Trái đất. Các hạt có năng lượng tuyệt vời có thể chạm tới bề mặt trái đất. Trong vùng cực từ, các proton, ngay cả với năng lượng thấp, vẫn có thể chạm tới bề mặt trái đất, như thể “cuộn dây” trên các đường sức từ. Liên quan đến sự chuyển động của các hạt mang điện trong từ trường Trái đất cực quang- sự phát sáng của các lớp không khí loãng ở độ cao 90-100 km và tia sét- phóng tia lửa điện khổng lồ giữa các đám mây.

Dòng điện trên mặt đất (telluric) bao phủ các khu vực rộng lớn của vỏ trái đất và các tầng đại dương, kích thước của chúng lên tới hàng trăm và hàng nghìn kilômét vuông. Lý do chính Sự hình thành của chúng được coi là sự thay đổi cường độ bức xạ mặt trời, tạo ra trường điện từ xen kẽ trong khí quyển, thủy quyển và thạch quyển. Trường Telluric có thể thay đổi theo thời gian và không gian: mật độ của dòng điện Telluric tăng lên khi có nhiễu loạn từ tính và trong quá trình bão từ. Dòng chảy Telluric ở đại dương so với dòng chảy trên đất liền có mật độ cao hơn: trong vỏ trái đất trung bình là 2 × 10 -10 A/m 2, trong đại dương - 3 × 10 -6 A/m 2. Trường của dòng điện thủy văn liên tục thay đổi tùy thuộc vào trường địa từ. Trong Đại dương Thế giới, các nguồn bổ sung của trường điện từ là sự tích tụ của một số vi sinh vật nhất định tạo ra hiệu ứng điện sinh học (ánh sáng nước), dòng điện bão hòa huyền phù (đặc biệt là ở lớp đáy và trong các hẻm núi dưới nước) và đối lưu thẳng đứng. Tỷ lệ của các yếu tố này là khác nhau, nhưng theo quy luật, chúng có tác dụng không thể thiếu.

Trường nhiệt tồn tại do sự nóng lên không đồng đều của các chất trên Trái đất - đá, nước và không khí, dẫn đến sự phân bố nhiệt độ không đồng đều trong không gian. Nguồn trường nhiệt là các quá trình bên trong và bên ngoài.

Nguồn bên ngoài- bức xạ mặt trời, thâm nhập đến độ sâu chỉ vài mét. Nhiệt độ tăng thêm theo độ sâu (trung bình 0,3°C trên 100 m) có liên quan đến nguồn nội bộ - phân rã của các nguyên tố phóng xạ, sự phân biệt hấp dẫn của vật chất, ma sát thủy triều, các quá trình biến chất và chuyển pha chất. Nguồn chính của hầu hết các nhà nghiên cứu nhiệt bên trong xem xét sự phân biệt hấp dẫn của vật chất. Tốc độ tăng nhiệt độ theo độ sâu phụ thuộc vào độ dẫn nhiệt, tính thấm của đá và sự sinh nhiệt của các nguồn. Sự mất mát nhiệt bên trong chính của Trái đất (4 × 10 12 W) xảy ra do dòng nhiệt; hoạt động núi lửa, động đất và các nguồn thủy nhiệt đóng vai trò ít hơn. Mật độ dòng nhiệt từ bên trong xác định trạng thái năng lượng của bề mặt Trái đất và các đặc điểm kiến tạo của khu vực. Giá trị này khác nhau và là giá trị trung bình (mW/m2): đối với vùng biển sâu rãnh đại dương- 28-65, trong các vùng chắn - 29-49, ở các khu vực địa máng và các sống núi giữa đại dương - 100-300 hoặc hơn. Giá trị trung bình của Trái đất là 64-75 mW/m2, nhỏ hơn vài chục nghìn lần so với dòng năng lượng bức xạ từ Mặt trời.

Tương tác nhiệt chủ yếu phụ thuộc vào thành phần vật chất của vật thể (không khí, nước, đá), tính chất vật lý(nhiệt dung, độ dẫn nhiệt, nhiệt độ chuyển pha), cũng như mật độ của chất.

Trường nhiệt hiện đại có ảnh hưởng chắc chắn đến các quá trình xảy ra trong vỏ, đặc biệt là đến sự phát triển của Vật chất sống.

Cơm. 4.9. Người mẫu (a, b)động cơ nhiệt địa lý

Tương tác nhiệt được mô tả bằng các phương trình phát sinh từ các định luật vật lý. Các định luật (nguyên lý) nhiệt động lực học có tầm quan trọng cơ bản để hiểu được quá trình truyền nhiệt trong đường bao địa lý. Định luật nhiệt động đầu tiên thực hiện định luật bảo toàn năng lượng trong hệ nhiệt động và xác định ảnh hưởng của năng lượng bên ngoài lên hệ như sau: nhiệt đi vào hệ thống bằng tổng của các lượng gia nhiệt năng lượng bên trong hệ thống và hệ thống hoạt động hoàn hảo. Định luật thứ hai của nhiệt động lực học giải thích sự truyền nhiệt từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn.

Những tiên đề này là cơ sở để giải thích nhiều hình thức khác nhau sự lưu thông của vật chất (gyres) trong lớp vỏ địa lý. V.V. Shuleikin đưa ra khái niệm “động cơ nhiệt địa lý”. Động cơ nhiệt địa lý- Cái này hệ nhiệt động, trong đó, do sự chênh lệch nhiệt độ giữa các bộ phận riêng lẻ của nó, quá trình truyền nhiệt xảy ra và công được thực hiện. Một phần của hệ thống Với nhiệt độ cao hơn được gọi là lò sưởi, nơi khác có nhiệt độ thấp hơn, - tủ lạnh(Hình 4.9, MỘT). Lò sưởi nhận nhiệt từ môi trường bên ngoài và theo định luật nhiệt động thứ hai, phải đóng vai trò là tủ lạnh cho hệ thống khác, nếu không nó không thể hút nhiệt từ môi trường bên ngoài. Đồng thời, tủ lạnh tỏa nhiệt môi trường bên ngoài, nếu không nó không thể nhận năng lượng từ lò sưởi (Hình 4.9, b). Do đó, tủ lạnh của một động cơ nhiệt nhất định đóng vai trò là lò sưởi cho một hệ thống khác được kết hợp nhiệt động với nó. Trong cấu trúc của động cơ nhiệt địa lý, máy sưởi và tủ lạnh tách biệt về mặt không gian được thống nhất bởi nhiều dòng năng lượng.

Các quá trình địa hóa đóng một vai trò quan trọng trong phạm vi địa lý, vì chúng ảnh hưởng đến bản chất của môi trường từ quan điểm về thành phần của các yếu tố cấu thành và sự tương tác với nhau, bao gồm cả sự trao đổi vật chất.

Để ước tính thành phần hóa học (nguyên tố) trung bình của Trái đất, người ta sử dụng kết quả đo mật độ của Trái đất, tốc độ và hướng của sóng địa chấn và sóng điện từ cũng như thành phần của thiên thạch. Thành phần trung bình của Trái đất là thiên thểđược nhà địa hóa học P.N. Chirvinsky phác thảo lần đầu tiên vào năm 1919. Dữ liệu hiện đại về hàm lượng trung bình của các nguyên tố hóa học trên Trái đất (theo V.A. Rudnik và E.V. Sobotovich, 1984) được đưa ra dưới đây:

Clark. Vào đầu thế kỷ 20. Nhà khoa học người Mỹ F.W. Clark bắt đầu nghiên cứu sự phong phú về số lượng của các nguyên tố hóa học trong vỏ trái đất, khí quyển và thủy quyển. Để biểu thị hàm lượng trung bình của một nguyên tố hóa học trong vỏ trái đất (khí quyển, thủy quyển, Trái đất nói chung, các vật thể không gian) A.E. Fersman đề xuất thuật ngữ “Clark” vào năm 1923.

Dữ liệu bảng 4.2 cho thấy gần một nửa vỏ trái đất (47%) bao gồm oxy và có thể được gọi là “quả cầu oxy”. Cùng với silicon, các nguyên tố này chiếm khoảng 80% khối lượng của vỏ trái đất và có tính đến các lớp nhôm, sắt, canxi, natri, kali, magiê và titan, số lượng này tăng lên 99,48%. Tỷ lệ của tất cả các yếu tố khác là khoảng 0,5% .

Bảng 4.2. Thành phần hóa học của vỏ trái đất

Sự tập trung của Clark. Tỷ lệ hàm lượng của một nguyên tố trong một hệ thống nhất định với clarke của nó trong vỏ trái đất được gọi là Sự tập trung của Clark. Thuật ngữ này được V.I. Vernadsky vào năm 1937 và là một đặc điểm địa hóa quan trọng. Nếu clarke nhỏ hơn một thì chỉ báo được sử dụng Clark tán xạ- giá trị nghịch đảo của nồng độ clarke.

Tỷ lệ tập trung và phân tán của cùng một nguyên tố trong các bối cảnh cảnh quan-địa lý khác nhau có thể khác nhau trong giới hạn rất rộng, điều này phụ thuộc vào nguồn gốc của nguyên tố, khả năng di cư của nó, hình thức xuất hiện của nguyên tố đó trong các hệ thống tự nhiên và tính chất của nó. môi trường để phân tán hoặc tập trung nguyên tố đó. Trong hình. Hình 4.10 cho thấy nồng độ clarke của bari trong vỏ trái đất. Giá trị lớn nhất (1,27) là đặc trưng của đá axit, giá trị nhỏ nhất (n×10 -5) là đặc trưng của môi trường nước.

Sự di chuyển và biệt hóa của vật chất. Chất của Trái đất đang chuyển động không ngừng. Sự di cư (chuyển động, di chuyển, phân phối lại) và sự phân hóa của các yếu tố chịu ảnh hưởng bởi hai nhóm yếu tố: nội bộ- tính chất của các nguyên tố hóa học, được xác định bởi cấu trúc của nguyên tử, khả năng tạo thành hợp chất, kết tủa từ dung dịch và tan chảy, và bên ngoài,đặc trưng cho môi trường di chuyển - nhiệt độ, áp suất, điều kiện axit-bazơ và oxi hóa khử (pH và Eh).

Cơm. 4.10. Nồng độ bari Clark (theo A.I. Perelman): 1 - đá lửa, có tính axit; 2 - giống nhau, cơ bản; 3 - giống nhau, cực kỳ cơ bản; 4 - đá vôi; 5 - đá phiến cacbon-silic; 6 - đá sa thạch; 7 - đất sét và đá phiến; 8 - đất sét; 9 - đá lục nguyên; 10 - bôxit; 11 - than antraxit; 12 - dầu; 13 - đất sét biển sâu; 14 - than nâu; 15 - halit; 16 - thạch cao; 17 - nước muối; 18 - đất

Ngoài các yếu tố di chuyển, điều quan trọng là phần tử đó ở dạng nào. Theo V.I.

Sự di chuyển hóa học của vật chất trong lớp vỏ địa lý có cường độ tương đương với sự di chuyển cơ học và vượt trội hơn về ý nghĩa, vì cùng với sự di chuyển sinh học, nó quyết định thành phần hóa học của tất cả các tầng địa lý. Thiết yếu có hai quá trình kết hợp - quá trình oxy hóa và khử. quá trình oxy hóa- Đây là sự sắp xếp lại các electron giữa các nguyên tử của một chất, tạo ra các nguyên tử (ion) có hóa trị cao hơn. Phản ứng điển hình nhất là thêm oxy, tức là bản thân quá trình oxy hóa. Dấu hiệu của môi trường oxy hóa là sự hiện diện của oxy tự do. Các tác nhân oxy hóa còn có lưu huỳnh (SO 4 2-), cacbon (CO 2), nitơ (NO 3 1-, NO 2), v.v.. Sự hồi phục là một quá trình địa hóa dẫn đến việc các nguyên tố (ion) thêm electron và giảm hóa trị của chúng. Trong địa hóa học, quá trình quan trọng như vậy được coi là quá trình bổ sung hydro hoặc hydro hóa một chất. Ngoài hydro, các chất khử còn có hydro sunfua (H 2 S), các hợp chất cacbon (CH 4, CO, chất hữu cơ), sắt đen và mangan, v.v..

Sự liên kết di truyền của các yếu tố. Khái niệm paragenesis được V.I. Vernadsky đưa ra vào năm 1909, mặc dù trong khoáng vật học hiện tượng này đã được mô tả trước đó 100 năm và được gọi là sự tiếp giáp. Dưới sự sinh sản phụ hiểu sự xuất hiện đồng thời của các nguyên tố hoặc khoáng chất có liên quan đến di truyền. Tiêu cực(bị cấm) sự sinh sản phụ- đây là sự bất khả thi của sự hình thành và vị trí chung của các nguyên tố hoặc khoáng chất.

Cả hai khái niệm đều có bản chất chung và gắn liền với các điều kiện hình thành và tương tác của các nguyên tố hóa học, phụ thuộc vào khoảng cách giữa bán kính ion, độ hấp phụ, phân rã phóng xạ và các tính chất khác. Kiến thức về các hiệp hội di truyền và bị cấm là điều kiện tiên quyết quan trọng để tìm kiếm khoáng sản, đồng thời là phương tiện để đánh giá hành vi của một số nguyên tố trong môi trường tự nhiên và trong điều kiện công nghệ.

Các nguyên tố và hợp chất hóa học xác định điều kiện di chuyển trong một hệ thống nhất định được gọi là dẫn đầu. Thông thường số lượng của họ là nhỏ. Ví dụ, tình hình địa hóa trong đại dương được xác định bởi sự hiện diện của oxy, natri và clo. Trong nhiều môi trường tự nhiên Vai trò chủ đạo của ion H+, yếu tố quyết định độ pH của môi trường, đã được xác lập.

Do các nguyên tố hàng đầu quyết định hoạt động của các nguyên tố và hợp chất khác trong một hệ thống nhất định, nên trong địa hóa học, chúng sử dụng nguyên lý các thành phần di động do A. I. Perelman xây dựng: đặc điểm địa hóa của hệ thống được xác định bởi các thành phần hàng đầu. Các yếu tố hàng đầu là những yếu tố có giá trị clarke cao trong một môi trường nhất định, tích cực di chuyển và tích lũy.

Ngày xuất bản: 2014-12-08; Đọc: 1411 | Trang Vi phạm Bản quyền | Lệnh viết bài

trang web - Studopedia.Org - 2014-2019. Studiopedia không phải là tác giả của các tài liệu được đăng tải. Nhưng nó cung cấp quyền sử dụng miễn phí(0,025 giây) ...

Tắt chặn quảng cáo!
thực sự cần thiết