Параграф 15 - Естествознание. 10 класс. Габриелян О. С.

Естествознание для 10-го класса
Предмет:	Естествознание
Класс:	10 класс
Автор учебника:	Габриелян О. С.
Год издания:	2013
Издательство:
Кол-во заданий:	69
Кол-во упражнений:
Мы в социальных сетях
Телеграм • ВКонтакте

Комментарии, вопросы по параграфу можно добавить на странице обсуждения.

Строение Земли. Литосфера

Понимание строения Земли в древнеримской мифологии

• Назовите бога огня из древнеримской мифологии, покровителя кузнечного дела, чьим именем теперь обозначают конусообразную гору с кратером на вершине, через который происходит извержение расплавленной лавы и пепла.

Вулкан — бог огня и покровитель кузнечного ремесла в древнеримской мифологии. Вулкан часто изображён с кузнечным молотом. Культ Вулкана сопровождался человеческими жертвоприношениями.

Фестиваль Вулкана, Вулканалия, отмечался каждый год 23 августа, когда из-за летней жары был наибольший риск возгорания амбаров и зерна. Во время фестиваля в костры, которые разжигали для почтения бога, бросали живую рыбу или небольших животных в качестве жертвоприношения.

Был сыном Юпитера и Юноны. Его жёнами были Майя (Майеста) и Венера. Популярным в новой европейской живописи с эпохи Возрождения стал сюжет мести Вулкана своей супруге за неверность.

Вулкан изготовил оружие и доспехи для многих богов и героев. Его кузница находилась в вулкане Этна (Сицилия). Себе в помощь создал золотых женщин.

Он создал Юпитеру молнии. Согласно мифу, однажды разъярённый Юпитер сбросил его с Олимпа. Вулкан сломал при этом обе ноги и захромал.

Происхождение названия неясно. Римские учёные утверждают, что оно связано с латинскими словами, связанными с молнией (fulgur, fulgere, fulment), которые в свою очередь связаны с пламенем.

Последствия в результате извержения Везувия

• Перечислите три города на юге Италии, которые были разрушены и погребены под слоем пепла в результате извержения Везувия в 79 г. н. э.

Извержение Везувия, начавшееся 24 августа 79 года нашей эры, застало местное население врасплох. Согласно дошедшим до нас историям, незадолго до этого было немало признаков, указывавших на приближающуюся трагедию, однако в те времена люди пребывали в полном невежестве и не сумели связать участившиеся землетрясения с возможной вулканической активностью. В итоге Везувий полностью уничтожил Помпеи, Геркуланум и Стабии, сжег всю растительность в округе и убил около 16 000 человек.

О самом извержении мы знаем многое благодаря двум письмам известного римского учёного, Плиния Младшего, описавшего данные события по просьбе Тацита, знаменитого античного историка.

Наиболее сейсмически опасные районы земного шара

• Определите наиболее сейсмически опасные районы земного шара, где особенно много вулканических гор и где наиболее часты землетрясения.

Сейсмическими поясами называют пограничные области между литосферными плитами. В этих регионах динамические процессы являются особенно выраженными, здесь часто происходят землетрясения (более 95 % этих стихийных бедствий приходится на долю именно таких районов), образуются разломы.

Всего на планете насчитывается 2 больших сейсмических пояса и несколько второстепенных. Они имеют очень значительную протяженность и опоясывают планету на многие тысячи километров. Эти зоны землетрясений на карте мира отмечены различными способами в зависимости от частоты и интенсивности природных катаклизмов.

Средиземноморско-Трансазиатский пояс - этот сейсмический пояс простирается от начала Персидского залива и до глубин Атлантического океана. Этот регион принято называть широтным, так как он проходит параллельно экватору. Начинаясь у берегов Персидского залива, он охватывает область Средиземного моря, горные массивы Европы, Азии, Северной Африки, Кавказа, часть территории стран Ближнего Востока (Иран), а затем, через всю Среднюю Азию и Гималаи, выходит в Атлантический океан.

Тихоокеанский пояс - эта область считается наиболее сейсмически опасной. Согласно статистике, около 80 % всех землетрясений происходит именно в этом регионе. Этот пояс включает в себя все дно Тихого океана (а он является самым большим на планете), горные массивы, окружающие его, а также территорию многочисленных островных государств, граничащих с ним.

Круговорот веществ в литосфере

• Из курса географии вспомните и объясните, как происходит круговорот вещества в литосфере.

Грандиозные движения вещества наблюдаются в литосфере. Благодаря вертикальным и горизонтальным движениям блоков земной коры и магматической деятельности, а также процессам, сноса, описанным выше, происходит обмен веществом земной поверхности с мантией. Наиболее яркие проявления этого процесса — вулканизм и землетрясения. Вулканизм играл и играет большую роль в развитии природы земной поверхности. Он, вероятно, определяет существенные черты строения поверхности и других планет. В настоящее время на Земле насчитывается свыше 800 действующих вулканов, которые извергают на земную поверхность 3—6 млрд. т вещества в год. Это пеплы, шлаки, лавовые потоки андезитового состава, газы и водяной пар.

Водяной пар, выделяющийся при вулканических извержениях, содержит все компоненты, составляющие атмосферу и гидросферу Земли. Общее количество летучих компонентов вулканических извержений, выделившееся за геологическую историю, превышает массу атмосферы и гидросферы, вместе взятых. При извержениях вулканов в атмосферу поступает большое количество твердого вещества. Наиболее мелкие частицы образуют атмосферный аэрозоль, который задерживает солнечные лучи и, вероятно, является одним из факторов климатообразования.

Кроме вертикальных движений земной коры существуют и горизонтальные перемещения. Горизонтальные движения блоков земной коры признаются в настоящее время большинством исследователей. Нет единого мнения в основном о конкретных формах проявления движений и их механизме. Наибольшей популярностью пользуется теория тектоники плит (новая глобальная тектоника), согласно которой литосфера состоит из шести основных плит. Плиты изостатически уравновешены на веществе субстрата (астеносферы) и перемещаются в горизонтальном направлении благодаря тепловой конвекции в мантии.

В местах схождения плит в одних случаях происходит погружение одной плиты под другую (субдукция) и возникновение глубоководных желобов, сопровождающихся цепочками островов (например, Курило-Камчатская область), в других — наблюдается столкновение плит и их взаимная деформация. Результатом такого столкновения, например, считают образование Гималаев при надвигании Индостана на Евразийскую плиту. В местах расхождения плит располагаются срединно-океанические хребты. В срединной зоне каждого хребта имеется ложбина с отвесными краями — грабен, или рифт, который является местом растяжения и разрыва литосферы.

Обмен веществом с мантией — необходимое условие нормального функционирования географической оболочки. Благодаря обмену происходит обогащение земной поверхности ${\ce {CO2}}$, который наряду с водой служит «строительным камнем» органического вещества. Периоды интенсивного накопления органического вещества в осадочных породах (углеродистые полезные ископаемые, карбонатные осадки и др.), неоднократно наблюдавшиеся за геологическую историю, совпадают с периодами интенсивного вулканизма, поэтому можно сделать вывод, что при полном господстве платформенного режима на Земле прекратится вулканическая деятельность, а следовательно, и вынос на поверхность ${\ce {CO2}}$.

Экологические проблемы приводящие нарушение литосферы

• К каким экологическим проблемам приводит нарушение литосферы в связи с хозяйственной деятельностью человека?

Человек существует в определенном пространстве, и основной составляющей этого пространства служит земная поверхность - поверхность литосферы. В процессе эволюции человек начал изменять земную поверхность, но особо крупных масштабов эти изменения достигли в последние сорок лет. Это хорошо иллюстрируют данные о строительстве крупных водохранилищ: 90% крупных водохранилищ мира были построены после 1950 г., а в СССР в этот период построено 94% крупных водохранилищ.

Нарушения поверхности литосферы начинаются с самого малого - со строительства жилища, когда необходимо выравнивание поверхности и закладка фундамента. Основной рост подобных нарушений происходил именно после 1950 г., когда во всем мире, и в том числе в России шел быстрый процесс урбанизации, приведший к удвоению численности городского населения. В это же время интенсивно развивалась хозяйственная инфраструктура, что сопровождалось серьезными изменениями поверхности литосферы - строились железные и автомобильные дороги, прокладывались продуктопроводы, линии электропередачи и связи. Общая площадь нарушений городской застройкой и хозяйственной инфраструктурой на территории России составляет порядка 3,5 млн. км2.

Помимо водохранилищ, занимающих в России 5,5 млн. га, построены каналы большой протяженности, сети мелких каналов, а также дренажные системы. В сетях каналов, как оросительных, так и дренажных, которые в большинстве своем не облицованы, идут активные эрозионные процессы. Подобные нарушения поверхности занимают на территории России более 12,3 млн. га, из которых примерно половину составляют осушенные земли. На многих осушенных землях сейчас наблюдаются понижения и осадка грунта в результате "выгорания" торфа и разрушения подземных дренажных систем.

Широко ведущие горные разработки на значительных площадях нарушают поверхность литосферы при создании карьеров, разрезов, подъездных путей к ним. По статистическим данным, площадь, нарушения земель в связи с несельскохозяйственной деятельностью в 1989 г. составила 1,2 млн. га. Хотя указывается, что из этой площади отработано 0,4 млн. га, но это, тем не менее, уже нарушенный участок литосферы.

Еще один путь нарушения литосферы - геологоразведочные работы, которые сопровождаются копанием шурфов, бурение мелких скважин, взрывами приповерхностных зарядов при проведении сейсмической разведки и т.п. При региональных исследованиях заряды достигают 1000 кг и могут влиять на 100 - метровую толщу породы.

Нарушения поверхности литосферы - далеко не безобидное явление. Нарушения приводят, как правило, к активизации опасных стихийных явлений: оползней, обвалов, просадок грунтов, создают условия для формирования селей и снежных лавин, способствует увеличению поверхностного стока, меняют условия инфильтрации и движения флюидов в грунтах, нарушают сообщества почвенно-грунтовых организмов и микробный "фильтр", регулирующий потоки газов из недр земли.

Физические параметры Земли

• Охарактеризуйте физические параметры Земли и объясните, почему земной шар сплюснут.
• Изобразите на схеме внутреннее строение нашей планеты, дайте определение литосферы.

Земля является одной из теллурических планет. Так называют планеты, имеющие твердую поверхность, металлическое ядро и диаметр, сравнимый с 0,1 долей диаметра Солнца. К этой группе относятся также Меркурий, Венера и Марс. Среди них Земля — самая большая и плотная. Ее средний диаметр составляет 12,7 тыс. километров, масса — 5,97×10^24 кг, а плотность — 5,513 кг/м³. В нашей планетарной системе Земля является пятой по величине.

Земля имеет форму геоида — сплюснутого эллипсоида, поэтому ее диаметры по экватору и по нулевому меридиану имеют разную длину. Из-за этого эффекта самыми удаленными от центра планеты точками на поверхности являются вулкан Чимборасо и гора Уаскаран.

Большие планеты приобретают сферическую форму благодаря воздействию гравитации — она заставляет вещество равномерно отдаляться от центра массы космического тела. Почему же тогда Земля не представляет собой идеальный шар? Все дело в центробежной силе, возникающей из-за вращения планеты вокруг собственной оси. Из-за нее Земля шире в плоскости вращения и уже по оси, то есть на полюсах.

К слову, истинно-научное определение формы Земли — референц-эллипсоид. Это связано с тем, что поверхность планеты отличается от поверхности идеальной геометрической фигуры — материки пересекают высокие горы и глубокие долины, а сами континенты возвышаются над мировым океаном.

Литосфера – верхняя оболочка «твердой» Земли, включающая земную кору и верхнюю часть подстилающей ее верхней мантии Земли. Земная кора – верхняя оболочка «твердой» Земли. Мощность земной коры от 5 км (под океанами) до 75 км (под материками). Земная кора неоднородна. В ней различают 3 слоя – осадочный, гранитный, базальтовый. Гранитный и базальтовый слои названы так потому, что в них распространены горные породы, похожие по физическим свойствам на гранит и базальт. Внутреннее строение Земли:

• внутреннее ядро
• внешнее ядро
• нижняя мантия
• верхняя мантия
• земная кора

• Назовите горные породы и слои литосферы, которые из них состоят

Химические соединения, из которых состоят элементы земной коры, называются минералами. Из минералов образованы горные породы. Основные виды горных пород:

• магматические;
• осадочные;
• метаморфические.

В составе литосферы преобладают в основном магматические горные породы. На их долю приходится около 95% всего вещества литосферы. Состав литосферы на континентах и под океанами существенно различается. Литосфера на континентах состоит из трех слоев:

• осадочные породы;
• гранитные породы;
• базальтовые.

Литосфера под океанами двухслойная:

• осадочные породы;
• базальтовые породы.

Химический состав литосферы представлен в основном всего восемью элементами. Это кислород, кремний, водород, алюминий, железо, магний, кальций и натрий. На долю этих элементов приходится около 99,5% вещества земной коры.

Причины извержения вулканов

• Объясните, как происходит извержение вулкана.

Один из типов извержения вулканов

Температура мантии — тысячи градусов: ближе к ядру температура больше, ближе к оболочке — меньше. Из-за разницы температур происходит перемешивание вещества мантии: горячие массы поднимаются вверх, а холодные — опускаются (так же, как закипающая вода в кастрюле или чайнике, но только происходит это в тысячи раз медленнее). Мантия хоть и разогрета до огромных температур, но из-за колоссального давления в центре Земли она не жидкая, а вязкая — как очень густая смола. Литосфера как бы плавает в вязкой мантии, немного погрузившись в нее под тяжестью своего веса.

Достигая подошвы литосферы, остывающая масса мантии какое-то время движется горизонтально вдоль твердой литосферы но затем, остыв, она снова опускается в направлении центра Земли. Пока мантия движется вдоль литосферы, вместе с ней поневоле движутся и куски литосферной плиты, при этом отдельные части каменной мозаики сталкиваются и наползают друг на друга.

Часть плиты, которая оказалась снизу (на которую наползла другая плита), постепенно погружается в мантию и начинает плавиться. Так образуется магма — густая масса расплавленных пород с газами и парами воды. Магма легче, чем окружающие породы, поэтому она медленно поднимается к поверхности и накапливается в так называемых магматических очагах, которые располагаются чаще всего вдоль линии столкновения плит. Магма более жидкая, чем мантия, но всё же достаточно густая; в переводе с греческого «магма» означает «густая паста» или «тесто».

Поведение раскаленной магмы в магматическом очаге и правда напоминает дрожжевое тесто: магма увеличивается в объеме, занимает всё свободное пространство и поднимается из глубин Земли по трещинам, норовя вырваться на волю. Как тесто приподнимает крышку кастрюли и вытекает через край, так и магма прорывает земную кору в самых слабых местах и вырывается на поверхность. Это и есть извержение вулкана.

Извержение вулкана происходит из-за дегазации магмы. Процесс дегазации известен каждому: если осторожно открыть бутылку с газированным напитком (лимонадом, кока-колой, квасом или шампанским), раздается хлопок, и из бутылки появляется дымок, а иногда и пена — это из напитка выходит газ (то есть происходит его дегазация). Если бутылку с шампанским перед открыванием потрясти или нагреть, то из нее вырвется мощная струя, и удержать этот процесс невозможно. А если бутылка неплотно закрыта, то эта струя может сама вышибить пробку из бутылки.

Величины для измерения характеристик силы землетрясений

• Ответьте, какая величина (и условная единица) используется для характеристики силы землетрясений.

Для характеристики силы землетрясений используются такие понятия, как магнитуда, энергетический класс и интенсивность.

Магнитуда (М) землетрясения является условной мерой энергии, выделившейся из очага землетрясения в виде сейсмических волн. Амплитуда сейсмической волны означает смещение почвы, и чем сильнее размах волны, тем больше магнитуда землетрясения.

Еще одна характеристика величины землетрясения, эквивалентная магнитуде и называемая энергетическим классом (К). Энергетические классы землетрясений варьируют в диапазоне значений от 0 до 18-20.

Интенсивность - принципиально иная характеристика силы землетрясения, устанавливаемая только при ощутимых подземных толчках в каждом конкретном пункте на поверхности Земли по описательной и, как правило, неинструментальной шкале. Интенсивность характеризует проявление землетрясения на поверхности Земли, она зависит от магнитуды землетрясения, глубины очага и грунтовых условий и измеряется в баллах. В сейсмологии синонимом интенсивности является балльность.

Интенсивность тем больше, чем ближе очаг расположен к поверхности.