2 Основные сведения о Земле.

Земля имеет сложную форму геоида. Средний радиус Земли 6371км. Площадь поверхности Земли 510 млн. км², из которых 70,8% занимают моря и океаны. Областью околоземного пространства является магнитосфера. Земля состоит из концентрических оболочек, четыре из которых внешние – атмосфера, гидросфера, биосфера, литосфера и две внутренние - мантия и ядро.

Атмосфера – сплошная газовая оболочка Земли мощностью 1300км. Гидросфера - прерывистая водная оболочка Земли, занимающая 361млн.км². Биосферой называется область распространения растительных и животных организмов.

Литосфера - верхняя каменная оболочка Земли (земная кора) мощность от 6 км на дне океанов до 80 км под высокими горами. Литосфера, или земная кора, является основным объектом изучения геологии и той зоной, в которой осуществляется вся хозяйственная деятельность человека и, в частности, все строительство. Литосфера состоит из трех слоев: осадочный, гранитный и базальтовый. Самый верхний не сплошной осадочный слой слагает различные по составу осадочные породы как песок, глина, суглинок, известняк и др. Мощность осадочного слоя не превышает 15 км. Средняя плотность пород –2,6 г/см³. Гранитный слой развит неравномерно и в породах преобладают кислород, кремний и алюминий. Его мощность от 1км – на дне океана до 50-80 км на континенте . Средняя плотность пород 2,6-2,7 г/см³. Нижний базальтовый слой сложен породами с содержанием магния. Мощность его изменяется от 5 до 30 км. Средняя плотность пород 2,7-2,9 г/см³.

Внутренняя часть сферы Земли начинается с мантии, которая лежит ниже литосферы до глубины 2900 км. Породы содержат, кроме кислорода и кремния , много магния и железа. Средняя плотность вещества мантии 3,2-6,5 г/см³. Вещество мантии находится в твердом состоянии за исключением локальных участков, в которых оно временами переходит в пластичное или жидкое состояние и где зарождаются очаги вулканов.

С глубины 2900км до центра носит название ядро Земли. Оно представляет собой сильно переуплотненную жидкость, а в центре сложено твердым металлизированным веществом. Расчетная плотность твердого вещества ядра 10-14 г/см³. С глубинной увеличивается плотность вещества Земли с чем связано увеличение давления. Например, расчетная величина на глубине 1 км составляет 28 МПа.

Тепловой режим земли формируется за счет источников солнечной радиации (внешний) и недра Земли (внутренний ). На поверхности земли действует только солнечное тепло, создавая вековые, годовые, сезонные, месячные и суточные колебания температур. Верхняя толща Земной коры носит название сезонных колебаний температур мощностью 12-15м. В районах с отрицательной зимней температурой в них выделяется подзона промерзания. В этих зонах происходит выветривание, снижающее прочность горных пород . Ниже зоны сезонного колебания температур расположена зона постоянной температуры, равной среднегодовой для данной местности.

Ниже зоны постоянной температуры режим литосферы формируется под воздействием только внутренней энергии Земли. Температура начинает постепенно увеличиваться, и остальная часть земной коры называется геотермической зоной или зоной возрастающей температуры. В этой зоне интенсивность повышения температуры характеризуется геотермическим градиентом или геотермической ступенью. Геотермический градиент определяется величиной нарастания температуры в градусах на каждые 100м глубины, а геотермическая ступень - глубиной, м, при которой температура повышается на 1⁰С. Принято считать, что средняя геотермическая ступень равна 33м. О температуре глубинных зон Земли можно судить по температуре излившейся магмы 3000-3500⁰С.

Повышение температуры и давления с глубинной сильно затрудняет подземное строительство, особенно строительство железнодорожных тоннелей и шахт на больших глубинах. Вокруг них происходит нарушение распределения напряжений в массиве пород. Локальная разгрузка пород вызывает их расширение, растрескивание и образование вывалов в подземные выработки. Отдельные куски могут отскакивать от массива с большой силой.

Вопросы для самоконтроля.

1. Инженерная геология и цель ее изучения?

2. Состав, строение, развитие Земли и земной коры?

3. Тепловой режим Земли?