Літосфера

Літосфера — оболонка «твердої» Землі. «Тверда» Земля має три складові: земну кору, мантію та ядро. Земна кора і верхня мантія — тверді тіла, зовнішня частина ядра має властивості рідини, а внутрішня — твердого тіла.

Земна кора — тонка зовнішня оболонка Землі (середня потужність 32 км; 5 % об’єму Землі). Найтоншою є океанічна земна кора (від 4 до 10 км), а найпотужнішою — материкова (від 13 до 90 км). Граніти й інші гірські породи, що входять до складу материкової кори, містять хімічні елементи Силіцій і Алюміній, тому її іноді називають «сіаль». У складі океанічної кори переважають Силіцій і Магній, тому її називають «сима». Є й пе­рехідні типи земної кори.

Близько третини земної поверхні становить суходіл, який складається із шести материків (Євразії, Африки, Північної та Південної Америк, Австралії і Антарк­ти­ди), островів і архіпелагів (груп островів). В основному суходіл розташований у Пів­нічній півкулі. Взаємне розташування материків змінювалося протягом геологічної історії Землі. Приблизно 200 млн років тому материки були розташовані переважно в Пів­ден­ній півкулі й утворювали гігантський континент Гондвану.

Висота поверхні земної кори істотно різниться: найвища точка на Землі — гора Джомолунґма (Еверест) у Гімалаях (8848 м над рівнем моря), а найнижча — западина Челленджер у Маріанскому жоло­бі поблизу Фі­ліп­пінських островів (11022м нижче рівня моря). Тобто перепад висот поверхні земної кори — близько 20 км. У цілому гірські країни з висотами понад 820 м над рівнем моря займають приблизно 17 % поверхні Зем­лі, а інша територія суходолу — 12 %. Близько 58 % земної поверхні припадає на глибоководні (3—5 км) океанічні басейни, а 13 % — на досить мілководний континентальний шельф і пе­рехідні області.

Земна кора переважно складається з твердих гірських порід. Виключення становлять привулканічні зони, де існують вогнища розплавлених порід (магма), що виливаються на поверхню у вигляді лави. У цілому породи земної кори приблизно на 75 % складаються з кисню і кремнію і на 13 % — з алюмінію і заліза. Сполуки цих та інших речовин утворюють мінерали, що входять до складу гірських порід. Деякі мінерали земної кори мають господарське значення: вуглець (алмази і графіт), сірка, руди золота, срібла, заліза, міді, свинцю, цинку, алюмінію тощо.

Мантія — оболонка Землі, яка розташована під земною корою й простягається вглиб до 2900 км. Мантія поділяється на верхню (потужністю понад 900 км) і нижню (потужністю понад 1900 км) і складається зі щільних зеленувато-чорних залізо-магнієвих порід. У поверх­невих шарах вони приблизно вдвічі твердіші за граніт, а на великих глибинах стають пластичними й повільно течуть. 

Завдяки розпаду радіоактивних елементів (особливо ізотопів Калію й Урану) мантія поступово нагрівається знизу. Іноді в процесі горотворення блоки земної кори занурюються в речовину мантії, де вони плавляться, а потім під час вулканічних вивержень разом із лавою виносяться на поверхню.

Ядро Землі поділяється на зовнішнє і внутрішнє. Зовнішнє ядро починається приблизно на глибині 2900 км і має потужність 2100 км. Вважають, що зовнішнє ядро складається з розплавленого заліза, що має густину від 8 до 10 г/см3. Внутрішнє ядро, радіусом близь­ко 1350 км, має властивості твердого тіла. Очевидно, воно складається з елементів, що мають дуже високу щільність,— Феруму і Нікелю.

Літосферні плити 

Існування внутрішніх оболонок Землі було встановлено завдяки вивченню її надр сейсмічним методом — спостереженням за швидкістю поширення хвиль у глибинах планети. При цьому також було виявлено, що мантія Землі є неоднорідною. На глибині приблизно 100 км під материками і 50 км під океанами у ній залягає шар, у якому речовини мають пластичні властивості. Він одержав назву астеносфера. Частину верхньої мантії (субстрат), яка розташована над астеноферою, та земну кору вчені об’єднують у спільну оболонку — літо­сферу. Цю оболонку можна порівняти з покришкою футбольного м’яча: вона теж складається з окре­мих частин — літосферних плит. Кожна з них має площу від кількох до кількох десятків мільйонів квадратних кілометрів.

Літосферні плити під дією рухів речовини мантії можуть ковзати по поверхні астеносфери, переміщуючись у горизонтальному напрямку. При цьому їх поверхня може повільно підніматись, опускатись або зминатись у складки. Такі рухи літосфери називаються тектонічними. Вони здебільшого дуже повільні. Але в основному завдяки їм на Землі утворюються гори.

У залежності від товщини й будови літо­сферні плити бувають материковими (Північноамериканська, Південно­амери­канська, Антарктична тощо) чи океанічними (Тихо­океанська, Наска).

Внутрішні процеси

Рух магми в надрах спричиняє різні процеси в земній корі, які змінюють її вигляд і склад. Таких процесів три: тектонічні рухи, магматизм і метаморфізм.

Тектонічні рухи здебільшого дуже повільні, тому ми їх не помічаємо. Вони можуть тривати мільйони років.

Однак іноді ми можемо відчувати тектонічні рухи. Земля починає дрижати, а іноді навіть тріскається. Триває це недовго. Такі швидкі короткочасні рухи літосфери називають землетрусами. Дея­кі землетруси можуть завдавати значних руйнувань та спричинити загибель десятків тисяч людей.

Гинуть люди і під час вивержень вулканів — гір, де з надр Землі по тріщинах на поверхню час від часу виходять речовини глибинних частин нашої планети. Діяльність вулканів — це яскравий прояв магматизму.

Під час вивержень вулкани викидають лаву (магму, яка втратила гази), вулканічні бомби (великі уламки каміння і лави), лапіллі (невеликі камінці), вулканічний попіл (дрібні уламки), різні гази, дим, водяну пару.

Усі вулкани вважаються діючими, якщо є згадки хоча б про одне їх виверження. Усі інші вулкани відносять до згаслих. Діючих вулканів на Землі тільки на суходолі понад п’ятисот. Найвищий із них — Тупунґато — розташований у Пів­денній Америці.

Застигаючи, лава перетворюється на тверді речовини, із яких складається земна кора,— гірські породи. Гірські породи, що утворюються з магми чи лави, називаються магматичними. Типовими магматичними гірськими породами є граніт і базальт.

На великій глибині, в умовах високих температур і тиску, гірські породи змінюються. Такі зміни називаються метаморфізмом, а новоутворені породи — метаморфічними. Прикладом таких порід є кварцит.

Гірські породи складаються з більш простих речовин — мінералів. Це прості речовини або хімічні елементи, які утворились у земній корі.

Внутрішнє тепло Землі може нагрівати до кипіння підземні води, які час від часу вириваються на поверхню у вигляді природних фонтанів гарячої води. Такі фонтануючі утворення називаються гейзерами.

Зовнішні процеси

На поверхні Землі гірські породи теж можуть змінюватись. Вони розламуються на дрібніші уламки під дією змін температур або коріння рослин. Змінюється та­кож хімічний склад мінералів унаслідок їх взаємодії з газами чи водою. Ці процеси називаються виві­рюванням.

Поверхня Землі змінюється під дією плину вод. Це — водна ерозія. Руйнують гірські породи також морські хвилі (абразія), вітер (дефляція), підземні води (карст і суфозія), льодовики (абляція) тощо.

Усі перелічені процеси належать до зовнішніх. Унаслідок них утворюються осадові породи та змінюється поверхня Землі.

Рельєф Землі

Поверхня Землі має нерівності. Сукупність нерівностей поверхні нашої планети називається рельєфом. Він є дуже різноманітним, але головних форм лише дві — гори і рівнини. 

Гори — це ділянки поверхні Землі зі значними висотами та крутими схилами. Най­ви­щими горами на суходолі є Гімалаї, а найдовшими — Анди, які разом зі своїм продовженням — Кордильєрами мають протяжність майже 15 000 км.

За своєю висотою гори бувають низькими (висота до 1000 м), середніми (від 1000 до 2000 м) та високими (понад 2000 м); за походженням — тектонічними (виникають унаслідок тектонічних рухів), вулканічними та ерозійними. Тектонічні гори за будовою поділяються на складчасті, складчасто-брилові та брилові.

Простори з невеликою різницею висот називають рівнинами. Вони також поділяються за висотою. За цією ознакою виділяють западини (рівнини суходолу, які лежать нижче рівня моря), низовини (мають висоту 0—200 м над рівнем моря), височини (200—500 м) і плоскогір’я (понад 500 м).

Рівнини мають різне походження. Вони бувають денудаційними (утворюються на місці зруйнованих гір), первинними (виникають унаслідок відступу моря), наносними (створюються наносами річок), вулканічними (застиглі потоки лави).

Рівнини і гори є і на дні океану. Най­більші гірські утворення тут — серединноокеанічні хребти. Вони утворюють єдину систе­му із за­гальною довжиною до 60 000 км і розділяють глибоководні рівнини, що займають ложе океану (глибина 3000—6000 м). Рівнини займають в океанах також шельф — мілководну (до 200 м) прибережну частину.