«ГЕОЭКОЛОГИЯ» ПӘНІ Тақырыбы Жердің жалпы физикалық- химиялық сипаттамасы.

1. Жер пішіні және оның өлшемдері. 2. Жер бетінің бедері. 3. Жердің сыртқы қабаттары. 4. Жердің ішкі құрылымы. 5. Жер қыртысы. 6. Мантия. 7. Ядро. Мазмұны

1. Жер пішіні және оның өлшемдері Жердің сыртқы түр-пішіні туралы алғашқы көзқарастар біздің эрамызға дейінгі уақыттан көп бұрын қалыптасты. Оның шар тәрізді екендігі туралы алғашқы ойлар Пифагор (біздің эрамызға дейін 530 ж.) мен Аристотельдің (біздің эрамызға дейінгі IV ғ.) еңбектерінде жазылған. Аристотель Айдың тұтылуын байқау кезінде Жердің Айға түсірген көлеңкесі доға тәрізді болып шектелетіндігіне көңіл аударған. Геодезиялық өлшеу жұмыстарының нәтижесі Жердің сыртқы пішіні үш осьті эллипсоидқа (сфероид) жақын екендігін көрсетеді. Жердің полярлық радиусы (Кп) 6356,8 км, экваториалдық радиусы (Кэ) 6378,2 км, ал полярлық сығым мөлшері а=(Кэ Кп): Кэ 1/298,2 (Ф. Н. Красовский, А. А. Изотов). Жердің орташа радиусы 6371,11 км шамасында деп есептеледі.

Жердің шин мәніндегі бейнесі өте күрделі. Ол ешқандай да геометриялық фигураға ұқсамайды. Сондықтан неміс ғалымы физик И. Люстихтың (1873 ж.) ұсынысы бойынша Жер геоид (жерге ғана тән өзіндік пішін) пішінді деп сана лады. Геоид және сфероид пішіндері бір-біріне сәйкес келмейді (Сурет 1). Олардың беткі қабаттарынық аралық қашықтығының айырмашылықтары -160 м; ТМД территориясында м. Геоид және сфероид аралығындағы айырмашылықты анықтау гравиметриялық және ғарыштық өлшеулер арқылы жүргізіледі. Ең соңғы жүргізілген дәл өлшемдер бойынша Жер алмұрт пішінді не-мясе жүрек секілді (кардиоид) деп сана лады (Г. Н. Каттерфельд). Оңтүстік полюс солтүстік полюс пен салыстырғанда, экваторға 242 м жақын. Жердің массы 5, т, көлемі 1,083 млрд. км 3, ауданы 510 млн. км 2, орташа тығыздығы 5,517 г/см 3. Жердің ішкі қабат-тарын құрайтын заттардың тығыздығы терендеген сайын ұлғая береді.

Сурет 1. Сфероид пен геоидтың бет бедерлері. Осыған байланасты Жердіа ядросындағы заттардық тығыздығы 12,5 г/см 3 болуға тиіс. Жердің жоғарғы қабатын құрайтьш тау жыныстарының орташа тығыздығы 2,8 г/см 3.

2. Жер бетінің бедері Жер бетінін, бедер пішіндері геоидтан да күрделі. Өйткені оның қалыптасуына геалогиялық процестер зорь әсерін тигізеді. Жер бетінің көпшілік бөлігін (70,8%) су, ал қалған (29,2%) бөлігін ғана құрлық алып жатыр. Дүниежүзілік мұхит сулары негізінен бір-бірімен байланысқан, тек төрт мұхит ғана материк термин бөлінген. Оларға: Тынық, Атлант, Үнді және Солтүстік Мұзды мұхиттар жатады. Құрлық ялты материктен (Евразия, Солтүстік Америка, Оңтүстік Америка, Африка, Австралия және Антарктида), сонымен бірге мұхиттық аралдардан құралған. Тынық мұхиттын, акваториясы (алаңы) барлық континенттерді қосып есептегендегі олардың жалпы ауданьшан асып түседі. Материктер Жер бетінде әр түрлі болып орналасқан. Егер Жер шарын материктердің Тынық мұхиттық жағалауы арқылы екіге бөлетін болсақ, хонда онын, бір жартысында барлық материктер мен Атлант және Үнді мұхиттары бірге ориаласар еді, ал екінші жарты шарды түгелдей Тынық мұхит альш татар еді.

Жер беті бедерінің жалпы құрылысын қисық сызык; түрінде берілген гипсографиялық схема дан көруге болады (Сурет 2). Бұл схема да мұхит деңгейінен жоғары құрлық бедері көрсетілген, ал төменгі бөлігі мұхит бедерін сипаттайды. Құрлықтың ең биік нүктесі (Гималай тауы, Джомолунгма шыңы) 8848 м биіктікте орналасқан, ал еңтөменгі нүктесі м (Тынық мұхит, Мариан шұңрымасы) болып сана лады. Олардың арасындағы айырмашылық~20 км. Материктердің орташа биіктігі 875 м. Ұзыннан-ұзақ созылып жатқан тау- жоталары мен биіктаулы аймақтар әдетте континенттің шеткі жиектік бөліктеріне қарай орналасқан. Жер бетінде меридианалдық бағытта созыва орналасқан екі (Шығыс және Батыс Тынык, мұхиттық) таулы белдеу және баты стан шығысқа қарай Жерорта теңіздік белдеулер а жираты лады. Құрлықтың орташа 200 м-лік деңгейде орналасқан тегіс аудандары жазықтық деп аталады. Олар құрлықтың 20%-ін алып жатыр. Жазықтықтар материктердің шеткі және орталық бөліктерінде де орналасқан. Құрлықтьщ көтерінкі (1000 м-ге дейін) жоталы аудандары түгелдей таулы аймақтар деп аталады. Олар құрлықтың 53%-ін алып жатады.

Сурет 2. Жер беті бедерінің гипсографиялық қисық сызығы.

Мұхиттың орташа тереңдігі ~3800 м. Мұхит түбі бедерінің құрылымы: шельф, басқаша айтқанда, материктердің таяз суллы шеткі бөліктері 200 м- ге дейінгі тереңдік (жер бетінің 5,5%-і матеріктік (континентальдық) беткей немясе материк табань м-ге дейін (жер бетінін, 34,7%-і); мұхнт түбі 6000 м; терең-суллы шұңғымалар (желобтар) >1І км; мұхиторталық тау жоталары болып бөлінеді. Континенттік бедердің мұхиттық бедерге ауысу барысында, шекералық зонаның өзіндік ерекшеліктеріне қарай, олар атлантикальііқ және тынық мұхиттық болып а жираты лады. Атлантикалық Атлант, Үнді және Солтүстік Мұзды мұхиттардың континент термин шекералық зоналарында жақсы байқалады. Бұл топке жазық бедерлі құрлықтың мұхитқа қарай кең көлемде шельфті зоналар арқылы біртіндеп ауысуы тән қасиет. Ал Тынық мұхиттық-қа құрлықтың шеткі биіктаулы жоталары, өте тар шельф тер, шеткі теңіздер, аралдық доғалар және тереңсуллы шұңғымалар арқылы тереңсуллы мұхиттық ойпаттарға ауысуы жатады.

3. Жердің сыртқы қабаттары Жер Күн жүйесіне қарайтын басқа планеталардын. Ішінде, тоқтаусыз даму үстіндегі планета ретінде, орталық симметрияға бағынатын әр түрлі геосфералардан тұрады. Олардың әрқайсысы өзіндік физикалық- химиялық ерекшеліктерімен сипатталады. Жер қабаттары (геосфералар) сыртқы және ішкі қабаттарға а жира-ты лады (Сурет 3). Жердің сыртқы қабаттары атмосфера, гидросфера және биосфера біздің планетамыздың басқа планеталармен салыстыр-ғандағы, өзіндік ерекшеліктері болып сана лады. Сондықтан да олар жер қыртысының құралу және даму барысында маңызды роль атқарады. Жердің сыртқы қабаттарына ортақ қасиет олардың тез өзгергіштігі. Жердің геосфералары бір-бірнен өте тығыз байла-насты. Егер олардық біреуінің құрамы сәл өзгерсе,қалғандары да соған сәйкес тез арада өзгеріске ұшырап отрады. Басқаша айтқанда, олардың арасындағы материя және энергия алмасу әрекеттері ешуақытта да тоқталмайды.

Сурет 3. Жер геоефераларының өзара катынастық схемасы

4. Жердің ішкі құрылымы Жердің ішкі қойнауы үш қабатқа: сыртқы жер қыртысы, аралық мантия, орталық ядро болып бөлінеді (Таблица 1). Олар сейсмологиялық зерттеулердің нәтижесінде бір-бірінен шекералық жазықтықтар арқылы, физикалык қасиеттерінің өзіндік ерекшеліктеріне қарай а жираты лады. Бірінші реттегі шекера жоғарыда аталған геосфералардың (жер қыртысы, мантия, ядро) арасында сейсмикалық толқындардың таралу жылдамдығының күрт өзгеруімен сипатталады (жер қыртысы мен мантия аралығында Мохоровичич және мантия мен ядро аралығында Вихерт Гутенберг жазықтықтары); екінші реттегі шекера жоғарыда айтылған геосфералардың әрқайсысының өз ішінде ғана байқалатынь өзгерістер негізінде жүргізіледі. Мысалы, сейсмикалық толқындардың таралу жылдамдығының жер қойнауына тереңдеген сайын біртіндеп өсуі жер қыртысын құрайтын заттардың өзгерісін көрсетеді (Сурет 4). Жердің ішкі құрылымы 5 суретте берілген.

Сурет 4. Джефрис Гутенберг бойынша жердің сейсмикалық моделі.

Сурет 5. Жердің ішкі құрылысы

Жердің ішкі құрылысы туралы көп жобалардың (В. Гольдшмидтың, Г. Вашингтонның, А. Е. Ферсманның, В. Рамзейдің, А. Ф. Капустинскийдің және т. б.) ішінде неміс ғалымы, сейсмолог Б. Гутенбергтің және австралия ғалымы геофизик К. Э. Булленнін, (1961) схемасы қазіргі кездегі кең тараған жобалардың бірі болып сана лады (Сурет 6). Олар сейсмологиялық, геофизикалык зерттеу жұмыстарының нәтижесінде жоғарыда аталған геосфераларды, олардың физикалық қасиеттерінің өзіндік ерекшеліктеріне қарай әр түрлі зоналарға. а жиратады. Қ. Э. Буллен бұл зоналарды (жоғарыдан төмен қарай) латынь алфавитінің А-дан О-ға дейінгі әріптерімен белгілеуді ұсынады. Сонымен, жер жеті кабатқа: А жер қыртысы; В, С, Д мантия; Е, Ғ, О ядро болып жіктеледі.

Сурет 6. Жердің ішкі құрылысы (Гутенберг Буллен моделі).

5. Жер қыртысы Жер қыртысы жердің сыртқы қатты бөлігін кұрайды. Оның шекерасын ең алғаш аныктаған югославия ғалымы, сейсмолог Андрей Мохоровичич (1909) балды. Сондықтан, бұл шекера ғалымның құрметіне Мохоровичич шекерасы, қысқаша Мохо (м) деңгейі деп аталады. Жер қыртысының қалыңдығы 58 км-ден 7075 км-ге дейінгі аралықта өзгеріп отрады. Оның құрылысы мен құрамы континент термин мұхиттар түбінде бірдей емс (Сурет 7). Сурет 7. Жер қыртысының схемалық құрылысы.

Континенттерде жер қыртысыньщ орташа қалыңдығы 3540 км (жазық алқаптарда), кейде таулы аймақтарда км-ге дейін жетеді. Жер қыртысының континенттік тегі үш қабаттан (жоғарыдан төмен қарай): 1) шөгінді (520 км); 2) гранитті- гнейс (1030 км); 3) габбро- базальт (540 км) секілді тау жыныстарынан құралады. Ал мұхиттық тегі шөгінді (1,52 км), кейде вулканогенді-шөгінді және базальты (48 км) қабаттардан тұрады (Сурет 8). Мұхит түбінде гранитті қабат болмайды. Австрия ғалымы В. Конрад (1925) гранитті-гнейс және базальт қабаттарының аралығында (1030 км-дей тереңдікте), тек материктерде ғана кездесетін сейсмикалық шекераның болатыньдығын анықтайды. Бұл шекера Конрад жазықтығы немясе қысқаша К деңгейі деп аталады.

Сурет 8. Жер қыртысынын, схемалық қимасы I мұхиттық тегі; II суп-мұхиттық тегі ойпандар; III континентальдық тегі жазықтықтар (а) және тау алқаптары (б); IV супконтинентальдық тегі; 1 су қабаты; 2 шөгінді тау жыныстары; 3 мұхиттық қыртыстың екінші қабаты; 4 гранитті қабат; 5 базальты қабат; 6 мантия (Нм мантия тереқдігі).

6. Мантия Шартты түрде мантия жоғарғы мантия (В), ортаңғы мантия (С) және төменгі мантия (Д) болып үшке бөлінеді. Жоғарғы мантия (В) Мохо деңгейінен 400 км-ге дейінгі тереңдікті қамтиды. Бұл шекера неміс геофизигі Б. Гутенбергтіқ (1926) құрметіне Гутенберг шекерасы деп аталады. Жоғарғы мантияның орталық бөлігінде, материктердің астында 100 км-ден 250 км-ге дейінгі, ал мұхит түбінде 50 км-ден 400 км-ге дейінгі аралықта сейсмикалық толқындардын, таралу жылдамдығы тереңдеген сайын өсудің орнына, керісінше төмендейді. Бұл жағдай мантия қабатын құрайтын заттардың балқыған күйде болатыньдығын көрсетеді. Мұндай зоналарды астеносфера деп атайды. Астеносфералық зоналарда вулкан ошақтары орналасады. Сонымен бірге, жер қыртысында байқалатынь тектоникалық әрекеттердің көзі осы астеносфера болып сана лады. Астеносферадан жоғары аймақ жер қыртысын қоса есептегенде литосфера деп аталады. Бұл атауларды (астеносфера, литосфера) ғылымға алғаш енгізген американдық ғалым геолог Дж. Баррель (1914) балды. Ортаңғы мантия (С) немясе аралық зона 400 км-ден 1000 км-ге дейінгі аралықты қамтиды. Бұл зонаны алғаш рет орыс академигі Б. Б. Голицын (1912) анықтайды. Сондықтан Голицын шекерасы деп аталады.

Төменгі мантия (Д) Голицын деңгейінен 2900 км-ге дейінгі аралықты камтиды. Бұл зона неміс ғалымдары Э. Вихерт пен Б.Гутенбергтің (1914) құрметіне Вихерт Гутенберг шекерасы деп аталып кетті. Мантиялық заттардың құрамында алюминий мен кремнийдің мөлшері азайып, ал темір мен магний элементтері көбейе бастайды. 7. Ядро Ядро сыртқы ядро (Е), аралық зона (Р) және супъядро (О) болып үшке бөлінеді. Сыртқы ядро (Е) Вихерт Гутенберг деңгейінен 4990 км-ге дейінгі аралықты алып жатады және сұйық күйде болады. Аралық зона (Ғ) 4990 км-ден 5120 км-ге дейінгі аралықты қамтиды. Физикалық қасиеті жағынан ішкі супъядроға жақын. Субъядро (О) планетаның орталық бөлігін ( км) құрайды; диаметрі 2500 км шамасында. Сыртқы ядро мен супъядроның шекерасын анықтаған Дания ғалымы сейсмолог Инге Леман (1936). Ядроның құрамында ауыр элементтердің мөлшері көбейе түседі. Қазіргі кездегі көзқарас бойынша ядро темір мен никель элементтерінен құралады, сонымен қатар қосымша күкірт, кремний қоспаларыда болуы мүмкін. Жалпы ядроның құрамын темірлі метеориттердің құрамымен салыстыруға болады. Кейбір ғалымдардьщ пікірі бойынша, ядроны кұрайтын алғашқы заттар мантиялық силикаттар түрінде болып, кейінірек олар өте жоғары қысым әсеріне байланасты тығыздала келе, металдық қасиетке ие болады деп сана лады.

Дайындаған Экология және химия кафедрасының профессоры Ә.Т.Мейірбеков