Die Wärme der Erde. Temperatur in den Tiefen der Erde. Temperatur unter der Erdoberfläche

Kirill Degtyarev, Forscher, Moskau Staatliche Universität ihnen. M. V. Lomonossow.

In unserem an Kohlenwasserstoffen reichen Land ist Geothermie eine Art exotische Ressource, die angesichts der aktuellen Lage kaum mit Öl und Gas konkurrieren kann. Allerdings lässt sich diese alternative Energieform nahezu überall und recht effektiv nutzen.

Foto von Igor Konstantinov.

Änderungen der Bodentemperatur mit der Tiefe.

Eine Erhöhung der Temperatur von Thermalwasser und trockenem Gestein, das es enthält, mit zunehmender Tiefe.

Temperaturänderung mit der Tiefe verschiedene Regionen.

Der Ausbruch des isländischen Vulkans Eyjafjallajokull ist ein Beispiel für heftige vulkanische Prozesse in aktiven tektonischen und vulkanischen Zonen mit einem starken Wärmefluss aus dem Erdinneren.

Installierte Kapazitäten von Geothermiekraftwerken nach Ländern, MW.

Verteilung geothermischer Ressourcen in ganz Russland. Die geothermischen Energiereserven sind Experten zufolge um ein Vielfaches größer als die Energiereserven organischer fossiler Brennstoffe. Nach Angaben der Geothermal Energy Society.

Geothermie ist die Wärme des Erdinneren. Es entsteht in der Tiefe und erreicht die Erdoberfläche verschiedene Formen und mit unterschiedlicher Intensität.

Die Temperatur der oberen Bodenschichten hängt hauptsächlich von äußeren (exogenen) Faktoren ab – Sonneneinstrahlung und Lufttemperatur. Im Sommer und tagsüber erwärmt sich der Boden bis zu bestimmten Tiefen, im Winter und in der Nacht kühlt er sich aufgrund von Änderungen der Lufttemperatur und mit einer mit der Tiefe zunehmenden Verzögerung ab. Der Einfluss täglicher Schwankungen der Lufttemperatur endet in Tiefen von einigen bis mehreren zehn Zentimetern. Saisonale Schwankungen wirken sich auf tiefere Bodenschichten aus – bis zu mehreren zehn Metern.

In einer gewissen Tiefe – von mehreren zehn bis zu Hunderten von Metern – bleibt die Bodentemperatur konstant und entspricht der durchschnittlichen jährlichen Lufttemperatur an der Erdoberfläche. Sie können dies leicht überprüfen, indem Sie in eine ziemlich tiefe Höhle hinabsteigen.

Wann Jahresdurchschnittstemperatur Wenn die Luft in einem bestimmten Gebiet unter Null liegt, äußert sich dies als Permafrost (genauer gesagt Permafrost). IN Ostsibirien Die Mächtigkeit, also die Mächtigkeit, ganzjährig gefrorener Böden erreicht mancherorts 200-300 m.

Ab einer bestimmten Tiefe (für jeden Punkt auf der Karte unterschiedlich) schwächt sich die Wirkung der Sonne und der Atmosphäre so stark ab, dass endogene (innere) Faktoren in den Vordergrund treten und sich das Erdinnere von innen erwärmt, so dass die Temperatur zu steigen beginnt mit Tiefgang.

Die Erwärmung der tiefen Erdschichten ist hauptsächlich mit dem Zerfall der dort befindlichen radioaktiven Elemente verbunden, obwohl auch andere Wärmequellen genannt werden, beispielsweise physikalisch-chemische, tektonische Prozesse in den tiefen Schichten Erdkruste und Roben. Aber was auch immer der Grund sein mag, die Temperatur von Gesteinen und den damit verbundenen flüssigen und gasförmigen Substanzen steigt mit der Tiefe. Bergleute sind mit diesem Phänomen konfrontiert – in tiefen Minen ist es immer heiß. In einer Tiefe von 1 km sind 30 Grad Hitze normal, und tiefer ist die Temperatur sogar noch höher.

Der Wärmestrom aus dem Erdinneren, der die Erdoberfläche erreicht, ist gering – im Durchschnitt beträgt seine Leistung 0,03–0,05 W/m2.
oder etwa 350 Wh/m2 pro Jahr. Vor dem Hintergrund des Wärmestroms der Sonne und der von ihr erwärmten Luft ist dies ein nicht wahrnehmbarer Wert: Die Sonne gibt jedem Quadratmeter Erdoberfläche etwa 4000 kWh pro Jahr, also 10.000 Mal mehr (natürlich im Durchschnitt, mit einer großen Spanne zwischen polaren und äquatorialen Breiten und abhängig von anderen Klima- und Wetterfaktoren).

Die Bedeutungslosigkeit des Wärmeflusses vom Inneren zur Oberfläche in den meisten Teilen des Planeten hängt mit der geringen Wärmeleitfähigkeit von Gesteinen und deren Eigenschaften zusammen geologische Struktur. Es gibt jedoch Ausnahmen – Orte, an denen der Wärmefluss hoch ist. Dies sind vor allem Zonen tektonischer Verwerfungen, erhöhter seismischer Aktivität und Vulkanismus, in denen die Energie des Erdinneren einen Abfluss findet. Solche Zonen sind durch thermische Anomalien der Lithosphäre gekennzeichnet; hier kann der Wärmefluss, der die Erdoberfläche erreicht, um ein Vielfaches und sogar um Größenordnungen stärker sein als „normal“. Vulkanausbrüche und heiße Quellen bringen in diesen Zonen enorme Hitzemengen an die Oberfläche.

Dies sind die Gebiete, die für die Entwicklung der Geothermie am günstigsten sind. Auf dem Territorium Russlands ist dies vor allem Kamtschatka, Kurilen und der Kaukasus.

Gleichzeitig ist die Erschließung der Geothermie fast überall möglich, da ein Temperaturanstieg mit der Tiefe ein universelles Phänomen ist und die Aufgabe darin besteht, der Tiefe Wärme zu „entziehen“, so wie von dort aus mineralische Rohstoffe gefördert werden.

Im Durchschnitt steigt die Temperatur mit der Tiefe alle 100 m um 2,5–3 °C. Das Verhältnis des Temperaturunterschieds zwischen zwei Punkten, die in unterschiedlichen Tiefen liegen, zum Tiefenunterschied zwischen ihnen wird als geothermischer Gradient bezeichnet.

Der Kehrwert ist die geothermische Stufe oder das Tiefenintervall, in dem die Temperatur um 1 °C ansteigt.

Je höher der Gradient und damit je niedriger die Stufe, desto näher kommt die Wärme aus der Erdtiefe an die Oberfläche und desto vielversprechender ist dieses Gebiet für die Entwicklung der Geothermie.

In unterschiedlichen Gebieten, abhängig von der geologischen Struktur und anderen regionalen und Lokale Bedingungen, kann die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs mit der Tiefe stark variieren. Auf der Erdskala erreichen die Schwankungen der Größen der geothermischen Gradienten und Stufen das 25-fache. Im Bundesstaat Oregon (USA) beträgt das Gefälle beispielsweise 150 °C pro 1 km und in Südafrika- 6 °C pro 1 km.

Die Frage ist, wie hoch die Temperatur ist große Tiefen- 5, 10 km oder mehr? Wenn sich der Trend fortsetzt, sollte die Temperatur in einer Tiefe von 10 km durchschnittlich etwa 250–300 °C betragen. Dies wird mehr oder weniger durch direkte Beobachtungen in ultratiefen Bohrlöchern bestätigt, obwohl das Bild viel komplizierter ist als ein linearer Temperaturanstieg .

Zum Beispiel im Kola-Superdeep-Brunnen, der in der Ostsee gebohrt wurde Kristallschild, ändert sich die Temperatur bis zu einer Tiefe von 3 km mit einer Geschwindigkeit von 10 °C/1 km, und dann wird der geothermische Gradient um das 2- bis 2,5-fache größer. In einer Tiefe von 7 km wurde bereits eine Temperatur von 120 °C gemessen, in 10 km - 180 °C und in 12 km - 220 °C.

Ein weiteres Beispiel ist eine in der nördlichen Kaspischen Region gebohrte Bohrung, bei der in einer Tiefe von 500 m eine Temperatur von 42 °C, in 1,5 km Tiefe - 70 °C, in 2 km Tiefe - 80 °C und in 3 km Tiefe - 108 °C gemessen wurde .

Es wird angenommen, dass der geothermische Gradient ab einer Tiefe von 20–30 km abnimmt: In einer Tiefe von 100 km liegen die geschätzten Temperaturen im Erdboden bei etwa 1300–1500 °C, in einer Tiefe von 400 km bei 1600 °C Kern (Tiefen über 6000 km) - 4000-5000 o MIT.

In Tiefen von bis zu 10-12 km wird die Temperatur durch Bohrbrunnen gemessen; wo sie nicht vorhanden sind, wird sie wie in größeren Tiefen durch indirekte Zeichen bestimmt. Solche indirekten Anzeichen können die Art des Durchgangs seismischer Wellen oder die Temperatur der ausbrechenden Lava sein.

Für die Zwecke der Geothermie sind Daten über Temperaturen in Tiefen von mehr als 10 km jedoch noch nicht von praktischem Interesse.

In mehreren Kilometern Tiefe gibt es viel Hitze, aber wie kann man sie steigern? Manchmal löst die Natur selbst dieses Problem für uns mit Hilfe eines natürlichen Kühlmittels – erhitztem Thermalwasser, das an die Oberfläche kommt oder in einer für uns zugänglichen Tiefe liegt. In manchen Fällen wird das Wasser in der Tiefe bis zum Dampfzustand erhitzt.

Es gibt keine strenge Definition des Begriffs „Thermalwasser“. In der Regel handelt es sich dabei um heißes Grundwasser in flüssigem Zustand oder in Form von Dampf, auch solche, die mit einer Temperatur über 20 °C, also in der Regel höher als die Lufttemperatur, an die Erdoberfläche gelangen .

Warm Grundwasser, Dampf, Dampf-Wasser-Gemische – das ist hydrothermale Energie. Dementsprechend wird Energie, die auf ihrer Nutzung beruht, als hydrothermal bezeichnet.

Komplizierter ist die Situation bei der Gewinnung von Wärme direkt aus trockenem Gestein – petrothermische Energie, zumal es genug davon gibt hohe Temperaturen Sie beginnen in der Regel in Tiefen von mehreren Kilometern.

Auf dem Territorium Russlands ist das Potenzial der petrothermischen Energie hundertmal höher als das der hydrothermischen Energie – 3.500 bzw. 35 Billionen Tonnen. Standardkraftstoff. Das ist ganz natürlich – die Wärme der Tiefen der Erde ist überall verfügbar und Thermalwasser gibt es lokal. Aufgrund offensichtlicher technischer Schwierigkeiten werden Thermalwässer derzeit jedoch überwiegend zur Wärme- und Stromerzeugung genutzt.

Wasser mit Temperaturen von 20-30 bis 100 °C eignet sich zum Heizen, bei Temperaturen ab 150 °C und darüber – und zur Stromerzeugung in Geothermiekraftwerken.

Im Allgemeinen sind die geothermischen Ressourcen in Russland, ausgedrückt in Tonnen äquivalentem Brennstoff oder einer anderen Energiemaßeinheit, etwa zehnmal höher als die Reserven an fossilen Brennstoffen.

Theoretisch könnte nur Geothermie den Energiebedarf des Landes vollständig decken. Fast dran dieser Moment In den meisten Gebieten ist dies aus technischen und wirtschaftlichen Gründen nicht möglich.

Weltweit wird die Nutzung geothermischer Energie am häufigsten mit Island in Verbindung gebracht, einem Land am nördlichen Ende des Mittelatlantischen Rückens, in einer äußerst aktiven tektonischen und vulkanischen Zone. Jeder erinnert sich wahrscheinlich an den gewaltigen Ausbruch des Vulkans Eyjafjallajökull im Jahr 2010.

Dieser geologischen Besonderheit ist es zu verdanken, dass Island über riesige Reserven an geothermischer Energie verfügt, darunter heiße Quellen, die an der Erdoberfläche entspringen und sogar in Form von Geysiren hervorsprudeln.

In Island stammen derzeit über 60 % der gesamten verbrauchten Energie aus der Erde. Geothermische Quellen liefern 90 % der Wärme und 30 % der Stromerzeugung. Fügen wir hinzu, dass der restliche Strom des Landes durch Wasserkraftwerke erzeugt wird, also ebenfalls unter Nutzung einer erneuerbaren Energiequelle, was Island wie eine Art globalen Umweltstandard erscheinen lässt.

Die Domestizierung der Geothermie im 20. Jahrhundert hat Island erheblich geholfen wirtschaftlich. Bis zur Mitte des letzten Jahrhunderts war es ein sehr armes Land, heute steht es weltweit an erster Stelle in Bezug auf die installierte Kapazität und Produktion von Geothermie pro Kopf und gehört zu den Top Ten in Bezug auf die absolute installierte Leistung von Geothermiekraftwerken . Die Bevölkerungszahl beträgt jedoch nur 300.000 Menschen, was die Umstellung auf umweltfreundliche Energiequellen vereinfacht: Der Bedarf dafür ist im Allgemeinen gering.

Neben Island wird ein hoher Anteil geothermischer Energie an der Gesamtbilanz der Stromerzeugung in Neuseeland und den Inselstaaten Südostasiens (Philippinen und Indonesien) bereitgestellt Zentralamerika und Ostafrika, dessen Territorium auch durch hohe seismische und vulkanische Aktivität. Für diese Länder leistet Geothermie bei ihrem derzeitigen Entwicklungsstand und Bedarf einen wesentlichen Beitrag zur sozioökonomischen Entwicklung.

(Das Ende folgt.)

Die Erdkruste ist für unser Leben, für die Erforschung unseres Planeten von großer Bedeutung.

Dieses Konzept steht in engem Zusammenhang mit anderen, die Prozesse charakterisieren, die innerhalb und auf der Erdoberfläche ablaufen.

Was ist die Erdkruste und wo befindet sie sich?

Die Erde hat eine vollständige und kontinuierliche Hülle, die Folgendes umfasst: die Erdkruste, die Troposphäre und die Stratosphäre unten Atmosphäre, Hydrosphäre, Biosphäre und Anthroposphäre.

Sie interagieren eng, durchdringen sich gegenseitig und tauschen ständig Energie und Materie aus. Die Erdkruste wird üblicherweise als äußerer Teil der Lithosphäre bezeichnet – der festen Hülle des Planeten. Der größte Teil seiner Außenseite ist von der Hydrosphäre bedeckt. Der verbleibende, kleinere Teil wird von der Atmosphäre beeinflusst.

Unter der Erdkruste befindet sich ein dichterer und feuerfesterer Mantel. Sie sind durch eine konventionelle Grenze getrennt, die nach dem kroatischen Wissenschaftler Mohorovic benannt ist. Seine Besonderheit ist ein starker Anstieg der Geschwindigkeit seismischer Schwingungen.

Um sich ein Bild von der Erdkruste zu machen, gibt es verschiedene wissenschaftliche Methoden. Konkrete Informationen zu gewinnen ist jedoch nur durch Bohrungen in großen Tiefen möglich.

Eines der Ziele dieser Forschung bestand darin, die Art der Grenze zwischen der oberen und unteren Kontinentalkruste festzustellen. Diskutiert wurden die Möglichkeiten des Eindringens in den oberen Erdmantel mittels selbsterhitzender Kapseln aus Refraktärmetallen.

Struktur der Erdkruste

Unter den Kontinenten liegen Sediment-, Granit- und Basaltschichten mit einer Gesamtdicke von bis zu 80 km. Gesteine, sogenannte Sedimentgesteine, entstehen durch die Ablagerung von Stoffen an Land und im Wasser. Sie befinden sich hauptsächlich in Schichten.

• Ton
• Schiefer
• Sandsteine
• Karbonatgestein
• Rassen vulkanischen Ursprungs
• Kohle und andere Rassen.

Die Sedimentschicht hilft, tiefer darüber zu erfahren natürliche Bedingungen auf der Erde, die seit undenklichen Zeiten auf dem Planeten waren. Diese Schicht kann unterschiedlich dick sein. An manchen Stellen kann es sein, dass es überhaupt nicht existiert, an anderen, hauptsächlich großen Senken, kann es 20-25 km lang sein.

Temperatur der Erdkruste

Eine wichtige Energiequelle für die Erdbewohner ist die Wärme ihrer Erdkruste. Die Temperatur steigt, je tiefer man hineingeht. Die oberflächennächste 30-Meter-Schicht, die sogenannte heliometrische Schicht, ist mit der Sonnenwärme verbunden und schwankt je nach Jahreszeit.

In der nächsten, dünneren Schicht, die zunimmt kontinentales Klima, die Temperatur ist konstant und entspricht den Indikatoren eines bestimmten Messortes. In der geothermischen Schicht der Kruste hängt die Temperatur mit der inneren Wärme des Planeten zusammen und steigt, je tiefer man in die Erdkruste vordringt. Sie ist an verschiedenen Orten unterschiedlich und hängt von der Zusammensetzung der Elemente, der Tiefe und den Bedingungen ihres Standorts ab.

Es wird angenommen, dass die Temperatur im Durchschnitt alle 100 Meter um drei Grad ansteigt, wenn man tiefer geht. Im Gegensatz zum kontinentalen Teil steigen die Temperaturen unter den Ozeanen schneller an. Nach der Lithosphäre befindet sich eine Hochtemperaturhülle aus Kunststoff, deren Temperatur 1200 Grad beträgt. Man nennt sie Asthenosphäre. Es gibt Orte mit geschmolzenem Magma.

Durch das Eindringen in die Erdkruste kann die Asthenosphäre geschmolzenes Magma ausströmen lassen, was zu vulkanischen Phänomenen führt.

Eigenschaften der Erdkruste

Die Masse der Erdkruste beträgt weniger als ein halbes Prozent der Gesamtmasse des Planeten. Es ist die äußere Hülle der Steinschicht, in der die Bewegung der Materie stattfindet. Diese Schicht hat eine Dichte, die halb so groß ist wie die der Erde. Seine Mächtigkeit variiert zwischen 50 und 200 km.

Die Einzigartigkeit der Erdkruste besteht darin, dass sie kontinentaler und ozeanischer Art sein kann. Die kontinentale Kruste besteht aus drei Schichten, deren Oberseite aus Sedimentgesteinen besteht. Ozeanische Kruste relativ jung und seine Dicke variiert leicht. Es wird durch Mantelsubstanzen aus ozeanischen Rücken gebildet.

Foto der Eigenschaften der Erdkruste

Die Dicke der Krustenschicht unter den Ozeanen beträgt 5–10 km. Seine Besonderheit sind ständige horizontale und oszillierende Bewegungen. Der größte Teil der Kruste besteht aus Basalt.

Der äußere Teil der Erdkruste ist die feste Hülle des Planeten. Seine Struktur zeichnet sich durch bewegliche Bereiche und relativ stabile Plattformen aus. Lithosphärenplatten bewegen sich relativ zueinander. Die Bewegung dieser Platten kann Erdbeben und andere Katastrophen verursachen. Die Muster solcher Bewegungen werden von der Tektonik untersucht.

Funktionen der Erdkruste

Die Hauptfunktionen der Erdkruste sind:

• Ressource;
• geophysikalisch;
• geochemisch.

Der erste von ihnen zeigt die Anwesenheit an Ressourcenpotenzial Erde. Es handelt sich in erster Linie um eine Sammlung von Mineralreserven in der Lithosphäre. Außerdem, Ressourcenfunktion umfasst eine Reihe von Umweltfaktoren, die das Leben von Menschen und anderen biologischen Objekten unterstützen. Eine davon ist die Tendenz zur Bildung eines Defizits an harter Oberfläche.

Das kannst du nicht machen. Lasst uns unser Erdfoto speichern

Wärme-, Lärm- und Strahlungseinflüsse realisieren die geophysikalische Funktion. Es stellt sich beispielsweise das Problem der natürlichen Hintergrundstrahlung, die auf der Erdoberfläche im Allgemeinen ungefährlich ist. In Ländern wie Brasilien und Indien kann er jedoch um das Hundertfache höher sein als zulässig. Es wird angenommen, dass Radon und seine Zerfallsprodukte sowie bestimmte Arten menschlicher Aktivitäten seine Quelle sind.

Die geochemische Funktion ist mit Problemen der chemischen Verschmutzung verbunden, die für Menschen und andere Vertreter der Tierwelt schädlich sind. In die Lithosphäre gelangen verschiedene Stoffe mit toxischen, krebserzeugenden und mutagenen Eigenschaften.

Sie sind sicher, wenn sie sich im Inneren des Planeten befinden. Daraus gewonnenes Zink, Blei, Quecksilber, Cadmium und andere Schwermetalle können eine große Gefahr darstellen. In verarbeiteter fester, flüssiger und gasförmiger Form gelangen sie in die Umwelt.

Woraus besteht die Erdkruste?

Im Vergleich zu Mantel und Kern ist die Erdkruste eine fragile, harte und dünne Schicht. Es besteht aus einer relativ leichten Substanz, die etwa 90 natürliche Elemente enthält. Sie kommen an verschiedenen Orten in der Lithosphäre und in unterschiedlicher Konzentration vor.

Die wichtigsten sind: Sauerstoff, Silizium, Aluminium, Eisen, Kalium, Kalzium, Natriummagnesium. 98 Prozent der Erdkruste bestehen aus ihnen. Etwa die Hälfte davon ist Sauerstoff und über ein Viertel ist Silizium. Durch ihre Kombination entstehen Mineralien wie Diamant, Gips, Quarz usw. Mehrere Mineralien können ein Gestein bilden.

• Eine ultratiefe Bohrung auf der Kola-Halbinsel ermöglichte die Bekanntschaft mit Mineralproben aus einer Tiefe von 12 Kilometern, wo Gesteine ​​in der Nähe von Graniten und Schiefern entdeckt wurden.
• Die größte Dicke der Kruste (ca. 70 km) wurde darunter entdeckt Gebirgssysteme. Unter flachen Gebieten beträgt sie 30–40 km und unter den Ozeanen sind es nur 5–10 km.
• Ein Großteil der Kruste bildet eine uralte Oberschicht mit geringer Dichte, die hauptsächlich aus Granit und Schiefer besteht.
• Die Struktur der Erdkruste ähnelt der Kruste vieler Planeten, einschließlich des Mondes und seiner Satelliten.

Die obere feste Geosphäre wird Erdkruste genannt. Dieses Konzept ist mit dem Namen des jugoslawischen Geophysikers A. Mohorovicic verbunden, der feststellte, dass sich seismische Wellen in der oberen Erdschicht langsamer ausbreiten als in größeren Tiefen. Später wurde diese obere Schicht mit niedriger Geschwindigkeit Erdkruste genannt, und die Grenze, die die Erdkruste vom Erdmantel trennt, wurde Mohorovicic-Grenze oder kurz Moch genannt. Die Dicke der Erdkruste ist variabel. Unter dem Wasser der Ozeane beträgt sie nicht mehr als 10–12 km und auf Kontinenten 40–60 km (das entspricht nicht mehr als 1 % des Erdradius), wobei sie in Berggebieten selten auf 75 km ansteigt. Die durchschnittliche Dicke der Kruste wird mit 33 km angenommen, die durchschnittliche Masse beträgt 3 · 10 · 25 g.

Basierend auf geologischen und geochemischen Daten bis zu einer Tiefe von 16 km, dem Durchschnitt chemische Zusammensetzung Gesteine ​​der Erdkruste. Die Werte der durchschnittlichen Gehalte einzelner Elemente werden Clarks genannt – nach dem Namen des amerikanischen Wissenschaftlers F. Clark, der sie 1889 erstmals berechnete. Diese Daten werden ständig aktualisiert und sehen heute wie folgt aus: Sauerstoff – 47 %, Silizium – 27,5, Aluminium – 8,6, Eisen – 5, Kalzium, Natrium, Magnesium und Kalium – 10,5, alle anderen Elemente machen etwa 1,5 % aus, einschließlich Titan – 0,6 %, Kohlenstoff – 0,1, Kupfer – 0,01, Blei – 0,0016, Gold – 0,0000005 %. Es ist offensichtlich, dass die ersten acht Elemente fast 99 % der Erdkruste ausmachen und nur 1 % auf die restlichen (mehr als hundert!) Elemente der D.I.-Tabelle entfällt. Mendelejew.

Die Zusammensetzung der tieferen Erdschichten bleibt umstritten. Die Dichte der Gesteine, aus denen die Erdkruste besteht, nimmt mit der Tiefe zu. Die durchschnittliche Dichte der Gesteine ​​in den oberen Horizonten der Erdkruste beträgt 2,6–2,7 g/cm 3 , die Erdbeschleunigung auf ihrer Oberfläche beträgt 982 cm/s 2 . Wenn man die Verteilung der Dichte und der Erdbeschleunigung kennt, ist es möglich, den Druck für jeden Punkt auf dem Erdradius zu berechnen. In einer Tiefe von 50 km, d.h. Ungefähr an der Basis der Erdkruste beträgt der Druck 13.000 atm.

Das Temperaturregime innerhalb der Erdkruste ist recht eigenartig. Die Wärmeenergie der Sonne dringt bis zu einer gewissen Tiefe in die Tiefe ein. Tägliche Temperaturschwankungen werden in Tiefen von mehreren Zentimetern bis 1-2 m beobachtet. Jährliche Schwankungen in gemäßigte Breiten erreichen eine Tiefe von 20-30 m. In diesen Tiefen gibt es eine Gesteinsschicht mit konstanter Temperatur - einen isothermen Horizont. In polaren und äquatorialen Breiten gibt es Schwankungen in der Amplitude Jahrestemperaturen klein ist, liegt der isotherme Horizont nahe der Erdoberfläche. Die obere Schicht der Erdkruste, in der sich die Temperatur mit den Jahreszeiten ändert, wird als aktiv bezeichnet. In Moskau beispielsweise erreicht die aktive Schicht eine Tiefe von 20 m.

Unterhalb des isothermen Horizonts steigt die Temperatur. Der Temperaturanstieg mit der Tiefe unterhalb des isothermen Horizonts ist auf die innere Wärme der Erde zurückzuführen. Bei einer Tiefe von 33 m in der Erdkruste kommt es im Durchschnitt zu einem Temperaturanstieg von 1°C. Dieser Wert wird als geothermische Stufe bezeichnet. Der Kehrwert des geothermischen Schritts wird als geothermischer Gradient bezeichnet, d. h. Der Gradient ist die Gradzahl, um die die Temperatur pro 100 m Tiefe zunimmt. Das Geothermiestadium ist in verschiedenen Regionen der Erde unterschiedlich: Es wird angenommen, dass es in Zonen mit Vulkanismus etwa 5 m betragen kann und in ruhigen Plattformbereichen bis zu 100 m ansteigen kann.

Zusammen mit der oberen festen Schicht des Erdmantels wird die Erdkruste durch den Begriff der Lithosphäre vereint, während die Gesamtheit aus Kruste und oberem Erdmantel üblicherweise als Tektonosphäre bezeichnet wird.

Die Temperatur im Erdinneren ist meist ein eher subjektiver Indikator, da die genaue Temperatur nur an zugänglichen Orten angegeben werden kann, z.B. Kola gut(Tiefe 12 km). Aber dieser Ort gehört zum äußeren Teil der Erdkruste.

Temperaturen in verschiedenen Tiefen der Erde

Wie Wissenschaftler herausgefunden haben, steigt die Temperatur in der Tiefe der Erde alle 100 Meter um 3 Grad. Diese Zahl ist für alle Kontinente und Teile konstant Globus. Dieser Temperaturanstieg findet im oberen Teil der Erdkruste statt, etwa auf den ersten 20 Kilometern, danach verlangsamt sich der Temperaturanstieg.

Der stärkste Anstieg wurde in den Vereinigten Staaten verzeichnet, wo die Temperaturen 1.000 Meter tief in der Erde um 150 Grad anstiegen. Das langsamste Wachstum verzeichnete Südafrika, dort stieg das Thermometer nur um 6 Grad Celsius.

In einer Tiefe von etwa 35-40 Kilometern schwankt die Temperatur um 1400 Grad. Die Grenze zwischen Mantel und äußerem Kern in einer Tiefe von 25 bis 3000 km erwärmt sich von 2000 auf 3000 Grad. Der innere Kern wird auf 4000 Grad erhitzt. Die Temperatur im Zentrum der Erde beträgt nach neuesten Erkenntnissen aus aufwendigen Experimenten etwa 6000 Grad. Die Sonne kann auf ihrer Oberfläche die gleiche Temperatur aufweisen.

Minimale und maximale Temperaturen in den Tiefen der Erde

Bei der Berechnung der minimalen und maximalen Temperaturen im Erdinneren werden Daten aus dem Konstanttemperaturgürtel nicht berücksichtigt. In dieser Zone ist die Temperatur das ganze Jahr über konstant. Der Gürtel liegt in einer Tiefe von 5 Metern (Tropen) und bis zu 30 Metern (hohe Breiten).

Maximale Temperatur wurde in einer Tiefe von etwa 6000 Metern gemessen und aufgezeichnet und betrug 274 Grad Celsius. Die Tiefsttemperatur im Erdinneren wird vor allem in den nördlichen Regionen unseres Planeten gemessen, wo das Thermometer selbst in einer Tiefe von mehr als 100 Metern Minustemperaturen anzeigt.

Woher kommt Wärme und wie verteilt sie sich im Inneren des Planeten?

Die Wärme im Erdinneren stammt aus mehreren Quellen:

1) Zerfall radioaktiver Elemente;

2) Gravitationsdifferenzierung der im Erdkern erhitzten Materie;

3) Gezeitenreibung (die Wirkung des Mondes auf die Erde, begleitet von einer Verlangsamung der Erde).

Dies sind einige Möglichkeiten für das Auftreten von Hitze im Erdinneren, aber die Frage ist volle Liste und die Richtigkeit des bereits Bestehenden ist noch offen.

Der vom Inneren unseres Planeten ausgehende Wärmefluss variiert je nach Strukturzone. Daher weist die Wärmeverteilung an einem Ort mit Meer, Bergen oder Ebenen völlig unterschiedliche Indikatoren auf.

Im Vergleich zu Mantel und Kern ist die Erdkruste eine sehr dünne, harte und spröde Schicht. Es besteht aus einer leichteren Substanz, in der etwa 90 natürliche Stoffe enthalten sind chemische Elemente. Diese Elemente sind in der Erdkruste nicht gleichmäßig vertreten. Sieben Elemente – Sauerstoff, Aluminium, Eisen, Kalzium, Natrium, Kalium und Magnesium – machen 98 % der Masse der Erdkruste aus (siehe Abb. 5).

Eigenartige Kombinationen chemischer Elemente bilden verschiedene Felsen und Mineralien. Die ältesten von ihnen sind mindestens 4,5 Milliarden Jahre alt.

Reis. 4. Struktur der Erdkruste

Reis. 5. Zusammensetzung der Erdkruste

Mineral ist in seiner Zusammensetzung und seinen Eigenschaften ein relativ homogener natürlicher Körper, der sowohl in den Tiefen als auch an der Oberfläche der Lithosphäre entsteht. Beispiele für Mineralien sind Diamant, Quarz, Gips, Talk usw. (Eigenschaften physikalische Eigenschaften(Verschiedene Mineralien finden Sie in Anhang 2.) Die Zusammensetzung der Mineralien der Erde ist in Abb. dargestellt. 6.

Reis. 6. Allgemeine Mineralzusammensetzung der Erde

Felsen bestehen aus Mineralien. Sie können aus einem oder mehreren Mineralien bestehen.

Sedimentgestein - Ton, Kalkstein, Kreide, Sandstein usw. – entstehen durch Sedimentation von Stoffen in aquatische Umgebung und an Land. Sie liegen in Schichten. Geologen nennen sie Seiten der Erdgeschichte, da sie etwas über die natürlichen Bedingungen erfahren können, die in der Antike auf unserem Planeten herrschten.

Unter den Sedimentgesteinen werden organogene und anorganogene (klastische und chemogene) unterschieden.

Organisch Durch die Ansammlung von Tier- und Pflanzenresten entstehen Gesteine.

Klastisches Gestein entstehen durch Verwitterung, Zerstörung der Zerstörungsprodukte zuvor gebildeter Gesteine ​​​​durch Wasser, Eis oder Wind (Tabelle 1).

Tabelle 1. Klastische Gesteine ​​in Abhängigkeit von der Größe der Fragmente