Химия | Жердің құрылысы

Жердің ішкі құрылысы. Жердің ішкі құрылысы туралы мәліметтер әлі жете зерттелмеген аса күрделі ғылыми мәселе болып табылады. Өйткені зерттеу барысында жер қыртысының бар болғаны 15 км-ге дейінгі тереңдікте ғана бұрғыланып (Қола түбегіндегі ұңғыма), оны құрайтын жыныстардың нақты үлгілері алынған. Жердің бұдан тереңде жатқан бөліктері, оны құрайтын жыныстардың құрамы мен қасиеттері жайлы түсінік, негізінен, жер сілкіну кезінде пайда болатын толқындардың қозғалу жылдамдығын, арнайы геофизикалық және сейсмикалық барлау нәтижелерін саралау мен талдау негізінде қалыптасады.
Жердін ең беткі жұқа қатты қабығы — жер қыртысы. Оның орташа қалыңдығы мұхиттар астында 5 — 10 км, материктерде 35 — 40 км, ал биік таулы аудандарда 70 км-ге дейін жетеді.
Кейбір ғылыми болжамдар бойынша, материктердегі жер қыртысының болғандығы 250 км-ге дейін жетуі мүмкін. Жердің келесі қабаты—мантия (грекше тапtіоп — жамылғы) 2900 км-ге дейінгі тереңдікте орналасқан. Ол жер қыртысынан жұқа Мохоровичич қабаты арқылы бөлініп жатыр, оны 1909 жылы Югославиялық сейсмолог А.Мохоровичич анықтаған. Бұл қабатта тығыздық 2,9-дан 3,5 т/м3-ге дейін жоғарылап, ал сейсмикалық толқындардың өту жылдамдығы 6,7-ден 8,2 км/с-қа дейін күрт артады. Мантия Жер көлемінің 83%-ын, жалпы салмағының 67%-ын кұрайды.
Мантия тығыздығы — 4,5 т/м3, температурасы 220°С болатын жогарғы манпшяга және тығыздығы — 5,7 т/м3, температурасы 3600°С-қа жететін төменгі мантияға жіктеледі. 900 км-ге дейін созылып жатқан жоғарғы мантияның 250—300 км терендігінде қаттылығы мен беріктігі төмендеу, тұтқыр қабат орналасқан, оны астеносфера деп атайды. Астеносфераны құрайтын жыныстар онша тығыз емес, тұтқыр әрі майысқақ болып келеді сол себепті жер қыртысында болатын қозғалыстарды және магматизм мен метаморфизм құбылыстарын күшейтеді. Астеносферадан жоғары орналасқан жоғарғы мантия мен жер қыртысы литосфераны құрайды. Литосфера қабығы жекелеген литосфералық тақталар жиынтығынан құралатыны сендерге мәлім. Олар неміс геофизигі А.Вегенердің литосфералық тақталар теориясына сәйкес, үнемі қозғалыста болады; бұл қозғалыс астеносфераның тұтқыр бетіңде сырғу нәтижесінде жүзеге асады. Мантияның 900-ден 2900 км-ге дейінгі аралығын төменгі мантия алып жатыр. Температураның өте жоғары болғанына қарамастан, жоғары қысымның әсерінен мантия заттары (магма) иленген тұтқыр күйде болады.
Мантиядан төмендегі, 2900-ден 6370 км аралығында орналасқан Жердің ішкі өзегін ядро деп атайды. Құрылымы жағынан ядро бірін-бірі көмкере орналасқан екі бөліктен тұрады. Сұйық металдардың (темір, никель және т.б.) қоспасынан тұратын, 2900-ден 5000 км-ге дейінгі аралықты алып жатқан сыртқы ядро бір-шама қозғалмалы болып келеді. Оның тығыздығы орташа есеппен 10 — 15 т/м3, температурасы 4000°С шамасында болады. Ал ішкі ядрода температура күрт жоғарылап, 6000°С-ка жетеді, тығыздығы 15 — 20 т/м3-ге артады. Күшті жер сілкінулер нәтижесінде Жердің ішкі өзегі арқылы өтетін сейсмикалық толқындардың таралу сипатын зерттеген америкалық геофизиктер Р.Кохе мен Л.Штихруде ішкі ядроның біртұтас қатты темір шар екендігі туралы болжам жасады. Электрөткізгіштігі жоғары болатын темір, температураның күрт айырмашылығы әсерінен сыртқы ядроны да жылдам айналымға түсіреді. Соның нәтижесінде құйынды магнит өрісі пайда болады. Бұл магниттік өріс Жер шары шеңберінен шығып, ғарыш кеңістігіне де таралады, тіпті Күннен келетін зарядталған бөлшектерді кері тебеді.
Құрамы мең қасиеттері түрліше болатын Жер қабаттарының жіктелуі — бастапқы «салқын» заттың ұзақ геологиялық уақыт аралығында біртіндеп күшті қызуы мен балқуы нәтижесінде жүрді. Яғни неғұрлым ауыр элементтер (темір, никель және т.б.) төмен шөгіп, ядроны құрады, ал салыстырмалы түрде жеңіл элементтер (кремний, алюминий) қалқып шығып, жер қыртысын түзді. Балқу нәтижесінде бөлініп шыққан газдар мен су булары атмосфера мен гидросфераның негізін құрады.
Тау жыныстары және минералдар. Жер қыртысын кұрайтын әр түрлі агрегаттың күндегі минералдар жиынтығының тұрақты құрамын тау жыныстары деп атайды. Табиғатта минералдардың 3000-нан астам түрі белгілі. Әсіресе кең тарағандары — силикаттар, тотықтар мен сулы тотықтар, сульфидтер, фосфаттар және карбонаттар (олардың қалай түзілетінін химия пәні бойынша естеріңе түсіріңдер). Шығу тегі мен қалыптасу жағдайларына байланысты магмалық, шөгінді және метаморфтық тау жыныстарына ажыратылады. Магмалық тау жыныстары магманың мантиядан жарықтар арқылы жоғары көтеріліп, қатуынан пайда болады. Оның жер қыртысының белгілі бір тереңдігінде қалың қойған бөлігі интрузивтік жыныстарды, ал лава түрінде жер бетіне шыққан, құрамындағы бу мен газдан ажыраған бөлігі эффузивті жыныстарды түзеді.
Интрузивті жыныстарға гранит, габбро жатады. Жер қыртысындағы жарықтар бойымен қатқан интрузивті жыныстар түзілу ерекшелшне байланысты түрліше пішінге ие болады. Пішіні күмбез тәрізді болып келетін интрузивті жыныстардың ауданы 200 км2-ден асатын ірі түзінділерін батолиттер, ал неғұрлым шағындарын лакколиттер деп атайды. Беткі жыныстардың біртіңдеп үгілуі мен шайылуы нәтижесіяде жаланаштанған интрузивті түзінділер таңға-жайып мүсіндерге айналады. Осындай айрықша табиғат ескерткішінің бірі — Қырым түбегіндегі Аю-Даг батолиті.
Эффузивті жыныстарды кейде жанартаулық жыныстар деп те атайды. Олардың қатарына: базальт, жанартаулық туфтар мен шынылар, пемза жатады. Магмалық тау жыныстары жер қыртысының 60%-ға жуығын құрайды. Металл кен орындарының көпшілігі магмалық жыныстармен байланысты қалыптасқан. Ресей жеріндегі темірдің аса ірі кен орны—Курск Магнит Аномалиясы магмалық жолмен пайда болған. Сол сиякты, алтын мен алмас желілері де магмалық жыныстардың өнуімен байланысты таралады.
Тау жыныстарының екінші бір үлкен тобын шөгінді жыныстар құрайды. Олар жер қыртысы массасының 10%-ға жуығын құрап, жер бетінің 75%-ын жауып жатыр. Қалыптасқан орнына қарай оларды: континенттік және теңіздік деп беледі. Шөгінді жыныстар физикалық (механикалык), химиялық және биологиялық үгілу нәтижесінде пайда болады. Шөгінді жыныстардың ең көп таралғандары — сазды (50%), құмды және карбонатты жыныстар (45%). Жер шарындағы пайдалы қазбалардың 3/4 бөлігінің қалыптасуы шөгінді жыныстармен байланысты. Мұнай, табиғи газ, минералды тұздардың кен орындары шөгінді жыныстар таралған аудандарға ғана тән. Сол сияқты, темір, марганец, алюминий кендері, шашыранды күйіндегі алтын, платина және алмаста үгілу нәтижесінде шөгінді жыныстар арасында жинақталады.
Жоғары температуралар мен қысым әсерінен магмалық және шегінді жыныстардың минералдық құрамы мен құрылымы елеулі өзгеріске түсіп, олардан метаморфтық жыныстар қалыптасады. Метаморфизм деп аталатьш бұл процесс нәтижесінде минералдардың кристалдық торы түгелдей қайта құрылады: гранит қайта кристалданып—гнейске, құмтас — кварцитке, әктас немесе доломит — мәрмәрға айналады. Сондай-ақ өздеріңе таныс тас көмір де ағаш сүрегінің метаморфтық процесс нәтижесінде өзгеруінен пайда болады. Бұл тау жыныстарының түзілуі көптеген бағалы және сирек кездесетін металл кеңдерінің, алтын, уран, графиттің, құрылыс материалдарының, әсіресе асыл тастардың кен орындарының пайда болуына негіз болады. Ресей жеріндегі Орал тауында метаморфтық жыныстармен байланысты түзілген минералдар кеңінен таралған. ....