- kompleks sel dan jaringan yang sangat terspesialisasi yang terletak di bagian luar kambium dan melakukan fungsi pelindung dan konduktif. Unsur penghantar kulit kayu melakukan pengangkutan unsur hara yang terbentuk di daun. Kulit pohon melindungi pohon dari kerusakan oleh hewan, serangga perusak kayu, dan organisme penyebab pembusukan.

Ini juga melindungi kambium dari hilangnya kelembapan. Secara struktur dan komposisi, kulit pohon sangat berbeda dengan kayu (xilem). Peran khusus bagian hijau pohon - dedaunan dan jarum, terkait dengan memastikan proses kehidupan pada tumbuhan, termasuk tumbuhan berkayu, juga menentukan ciri-ciri tertentu dari komposisi dan struktur kimianya.

Struktur kulit pohon

Jumlahnya cukup besar (dari 6 hingga 25%) dari total volume pohon, tidak hanya bergantung pada spesies pohon, tetapi juga pada umur pohon dan kondisi pertumbuhannya. Semakin besar diameter batang, semakin banyak pula kulit pohonnya. Seiring bertambahnya usia, volume relatif kulit pohon berkurang. Memburuknya kondisi pertumbuhan menyebabkan peningkatan proporsi kulit pohon.

Kulit pohon dewasa terdiri dari dua bagian yang berbeda struktur anatomi dan fungsinya: bagian dalam - floem, dan bagian luar - kulit kayu. Kandungan relatif dari bagian-bagian kulit kayu ini tidak hanya bergantung pada spesies pohon, namun bervariasi antar pohon dalam spesies yang sama dan bahkan dalam satu pohon. Jaringan kulit pohon mengalirkan cairan (larutan zat organik) ke dalam batang dan menyimpan nutrisi cadangan. Jaringan kerak memberikan perlindungan dari pengaruh luar. Kulit pohon jenis konifera memiliki struktur yang lebih sederhana dibandingkan dengan kulit pohon gugur.

Struktur kulit pohon dikaitkan dengan pembentukan jaringannya dari dua meristem sekunder - kambium dan kambium gabus (felogen). Ketika sel kambium membelah, bersamaan dengan terbentuknya sel xilem, muncul sel floem yang, seperti sel xilem, berdiferensiasi untuk menjalankan berbagai fungsi. Di floem, seperti di xilem, meskipun lebih lemah, cincin pertumbuhan dengan lebar 0,1...0,7 mm terlihat, sedangkan lebar floem itu sendiri biasanya berkisar antara 3...10 mm.

Di dalam floem terdapat tiga jenis sel dan jaringan terkait: elemen saringan yang membentuk jaringan konduktif; sel parenkim yang membentuk jaringan penyimpanan; sel sklerenkim adalah jaringan mekanis. Selain itu, dibandingkan dengan xilem, sebagian besar terdiri dari sel-sel hidup.

Jaringan penghantar floem yang paling penting terdiri dari elemen saringan—sel saringan pada pohon jenis konifera dan tabung saringan pada pohon gugur. Sel saringan adalah sel sempit dan panjang yang membentuk barisan memanjang dan berkomunikasi satu sama lain melalui bidang saringan berpori pada dinding sel di ujungnya. Filamen sitoplasma melewati banyak pori-pori kecil.

Sistem konduktif kulit pohon gugur lebih maju. Mereka membentuk tabung saringan dari sel-sel segmennya, berkomunikasi satu sama lain melalui pelat saringan berpori (dengan pori-pori lebih besar) pada dinding melintang. Jadi, unsur penghantar floem pohon jenis konifera menyerupai trakeid awal, dan unsur penghantar pohon gugur menyerupai pembuluh, tetapi tidak seperti trakeid dan pembuluh, unsur saringan mengandung protoplas hidup (inti dan beberapa organel lain hanya dihancurkan di dalamnya), dan dindingnya tidak mengalami lignifikasi. Unsur-unsur saringan biasanya mati menjelang akhir musim tanam dan menjadi rata, dengan unsur-unsur baru terbentuk pada musim berikutnya.

Jenis jaringan kulit pohon yang kedua adalah parenkim floem, yang melakukan fungsi konduktif dan penyimpanan serta membentuk sebagian besar jaringan floem. Sel parenkim yang dindingnya tipis dan tidak mengalami lignifikasi membentuk sinar floem yang merupakan kelanjutan dari sinar xilem meduler, dan parenkim floem vertikal. Pada kulit pohon beberapa spesies (misalnya cemara) terdapat saluran resin horizontal.

Fungsi mekanis dilakukan oleh sel sklerenkim, yang meliputi serat kulit pohon dan sklereid. Serat kulit pohon merupakan sel panjang dengan ujung runcing dan dinding tebal, mengingatkan pada serat libriform, tetapi lebih panjang. Dinding selnya biasanya mengalami lignifikasi, tetapi pada tingkat yang lebih rendah dibandingkan serat kayu, dan mungkin tidak mengandung lignin. Kandungan serat kulit pohon sangat bervariasi tergantung jenis kayunya. Biasanya, jumlahnya lebih sedikit di floem pohon jenis konifera dibandingkan dengan pohon gugur, tetapi ada pengecualian.

Pada beberapa angiospermae non-kayu (rami, rami), serat kulit pohon sangat panjang (beberapa sentimeter, dan pada rami terkadang mencapai 50 cm). Sklereid, terutama sel berbatu, merupakan sel pendek dan lebar yang terbentuk dari sel parenkim akibat penebalan dinding sel dan lignifikasi yang signifikan.

Kandungan sel-sel tersebut lebih tinggi pada kulit pohon jenis konifera dibandingkan pada pohon gugur. Mereka mengambil fungsi pendukung. Bentuk sklereid sangat bervariasi antar spesies pohon.

DI DALAM kulit kayu, seperti pada kayu, jaringan primer pertama kali muncul, dan kemudian, selama pembelahan sel meristem sekunder - kambium dan kambium gabus - jaringan sekunder terbentuk, yang kemudian mati. Bagian luar kulit kayu- kerak - sebagian besar terdiri dari jaringan mati dan oleh karena itu tidak aktif secara fisiologis.

Pada awal pertumbuhan pohon, dari meristem apikal primer, bersama dengan meristem lateral primer - prokambisme, terbentuk jaringan integumen primer - epidermis dan kulit kayu primer yang terletak di bawahnya, terdiri dari lapisan kolenkim dan parenkim. Pada pohon dan pucuk muda, epidermis terdiri dari satu baris sel epidermis, bagian luarnya dilapisi dengan zat lilin hidrofobik yang disebut kutin. Kolenkim terdiri dari sel-sel dengan dinding yang menebal dan tidak mengalami lignifikasi dan melakukan fungsi pendukung (mekanis). Dari prokambium, hasil pembelahan sel, terbentuklah floem primer dan xilem primer.

Pada akhir musim tanam pertama, pertumbuhan sekunder dimulai. Dari prokambium, meristem lateral sekunder terbentuk - kambium, dan darinya, pada gilirannya, xilem dan floem sekunder. Lapisan tipis kambium gabus (felogen) muncul di bawah epidermis, sebagai hasil pembelahan sel sehingga terbentuk jaringan peridermal baru. Epidermis berangsur-angsur hancur dan akhirnya digantikan seluruhnya oleh periderm, sehingga menimbulkan lapisan penutup luar kulit pohon. Periderm terdiri dari tiga lapisan: kambium gabus (felogen); parenkim gabus (phelloderm); kain gabus (phellema). Phelloderm terbentuk sebagai hasil pembelahan sel felogen di bagian dalam, afelema di bagian luar. Sel phelloderm merupakan sel parenkim yang mirip dengan sel parenkim kulit pohon. Feloderm kurang berkembang dibandingkan felem.

Proses pembentukan periderm bermacam-macam. Pada sejumlah spesies pohon, felogen terus berfungsi dalam waktu yang lama, memastikan pertumbuhan lapisan felem yang seragam, yang mengarah pada pembentukan lapisan gabus yang tebal, bukan kerak yang khas, seperti pada pohon ek gabus, juga. seperti pada Douglas fir, atau dengan pembentukan lapisan luar elastis yang halus kulit kayu, seperti, misalnya, pada pohon birch, aspen, cemara. Dinding sel gabus (phellema) mempunyai struktur dan komposisi khusus. Mereka memiliki tiga lapisan. Lapisan luar mengalami lignifikasi, lapisan dalam terdiri dari selulosa yang hampir murni, dan lapisan tengah mengandung zat khas kain gabus - suberin (lihat di bawah), dan lapisan suberin bergantian dengan lapisan lilin gabus, yang menjamin hidrofobisitas gabus. . Dinding sel jaringan gabus birch mengandung betulin, yang memberi lapisan luar kulit kayu birch - kulit kayu birch - warna putih yang khas.

Pada sebagian besar spesies pohon, mulai dari umur tertentu, lapisan jaringan gabus mati, dan semakin dalam kulit kayu lapisan periderm baru diletakkan. Perubahan terjadi pada floem yang berhubungan dengan penuaan dan agak mengingatkan pada proses pembentukan inti kayu. Di bagian luar floem, apa yang disebut pemusnahan diamati - perataan sel atau tabung saringan dan penyumbatan pelat berporinya, akibatnya floem primer mati total.

Floem sekunder yang hilang disela oleh munculnya lapisan periderm baru yang bentuknya tidak beraturan. Dalam proses ini, sel felogen dibentuk oleh pembelahan sel parenkim hidup floem, yang melanjutkan aktivitas meristematik. Lapisan felogen baru pada gilirannya menimbulkan lapisan feloderm dan felem baru, diikuti dengan kematian sel gabus, dll. Sebagai hasil dari proses ini, terbentuklah kompleks jaringan heterogen yang kompleks, yang sebagian besar terdiri dari sel-sel mati, bagian utama terluar dari kerak (ritidoma). Lapisan ini mempunyai penampakan yang khas, terpotong-potong. Pada berbagai jenis pinus, kulit kayunya membentuk sisik di bagian luar. Seiring bertambahnya ketebalan pohon, kulit bagian luar secara bertahap terkelupas.

Pada tahun 80-an abad terakhir, ilmuwan Amerika Clark berupaya menentukan komposisi kimia rata-rata kerak bumi. Untuk melakukan ini, ia mengumpulkan semua analisis kimia batuan yang dikenal pada masanya dan memperoleh rata-ratanya. Tentu saja, Clark mengetahui bahwa berbagai batuan, lepas dan lunak, seperti pasir atau tanah liat, dan keras, seperti granit atau basal, tersebar sangat tidak merata di permukaan bumi: beberapa batuan membentuk area yang luas di permukaan bumi, sementara yang lain jarang terjadi dan hanya berupa bintik-bintik kecil. Misalnya, lebih dari separuh wilayah Kanada, hampir seluruh Swedia, dan seluruh Finlandia ditutupi dengan singkapan granit yang terus menerus di permukaan bumi. Daerah yang luas tersusun dari granit dan batuan serupa di Afrika, Amerika Selatan, India, Australia dan tempat lain. Pada saat yang sama, terdapat batuan (misalnya batuan basa yang mengandung kalium atau natrium dalam jumlah tinggi) yang dapat ditemukan di permukaan bumi hanya dalam bentuk bintik-bintik kecil, yang luas totalnya untuk semua benua adalah . tidak melebihi beberapa ratus ribu kilometer persegi.

Namun Clark, dalam membuat perhitungannya, berangkat dari asumsi bahwa semakin sering suatu batuan tertentu ditemukan di permukaan bumi, semakin banyak sampel batuan tersebut yang harus dianalisis secara kimia dan oleh karena itu jumlah relatif analisis kimia untuk setiap batuan mencerminkan dengan cukup baik. kelimpahan relatif batuan di permukaan.

Selanjutnya, banyak ilmuwan menunjukkan bahwa asumsi berani Clark ini tidak dapat dianggap benar: beberapa batuan paling langka sering kali menjadi sasaran penelitian kimia secara tidak proporsional justru karena, karena kelangkaan dan keunikannya, batuan tersebut lebih menarik perhatian ahli geologi. Penelitian selanjutnya menunjukkan, data yang diperoleh Clark, berdasarkan rata-rata 6.000 analisis, untuk unsur kimia yang paling umum ternyata mendekati kebenaran. Nilai yang diperolehnya untuk unsur yang kurang umum kemudian diubah secara signifikan. Untuk menghormati jasa Clark, yang pertama kali memperkenalkan kita, setidaknya secara kasar, pada komposisi kimia umum permukaan bumi, para ilmuwan sepakat untuk menyebut persentase suatu unsur di kerak bumi sebagai "clark" dari unsur tersebut. Tabel Clark diterbitkan pada tahun 1889.

Ahli geologi Finlandia, Cederholm, mencoba menghitung komposisi kimia rata-rata kerak bumi, dengan mempertimbangkan ukuran relatif area yang ditempati oleh setiap batuan. Dia tidak dapat melakukan ini untuk seluruh dunia dan membatasi perhitungannya hanya pada wilayah Finlandia. Kesenjangan dengan data Clark ternyata cukup besar. Misalnya, rata-rata kandungan silika Söderholm (SiO 2) pada batuan di Finlandia adalah 67,70%, sedangkan rata-rata kandungan silika Clark pada batuan di seluruh dunia adalah 60,58%. Sebaliknya, kandungan alumina (Al 2 O 3), besi seskuioksida (Fe 2 O 3), kalsium oksida (CaO), magnesium (MgO), natrium (Na 2 O) ternyata jauh lebih sedikit dari perkiraan Clark. .

Sejak itu, banyak ilmuwan terkemuka telah terlibat dalam klarifikasi data tentang komposisi kimia kerak bumi: di luar negeri - Washington, Vokht, I. dan V. Noddaki, Goldschmidt, Geveshi, dll., di negara kita - V.I , V.G. Khlopin, A.P. Vinogradov dan lain-lain. Tabel clarks dari semua elemen yang sangat akurat disusun oleh akademisi Soviet A.E. Fersman.

Tabel tersebut menunjukkan kandungan (dalam persen berat) unsur-unsur yang paling umum di kerak bumi. Hanya ada 12 di sini; 80 unsur sisanya membentuk sebagian kecil dari berat kerak bumi.

Komposisi rata-rata kerak bumi (menurut A.E. Fersman)

Persen berat

Memang, jika kita membawa nilai clarke dari semua elemen, hal pertama yang akan menarik perhatian kita adalah distribusinya yang tidak merata. Jumlah oksigen, unsur yang paling umum, mencapai 49,13% (berat), dan protaktinium hanya 7∙10 -11%. Unsur yang paling umum memiliki nilai clarke miliaran kali lebih tinggi daripada unsur yang paling langka. Distribusi unsur-unsur kimia yang tidak merata ini dapat diilustrasikan dengan cara lain. Jika kita mengurutkan unsur-unsur dalam urutan clarke, kita melihat bahwa tiga unsur pertama (oksigen, silikon, dan aluminium) menyumbang 82,58% berat, sembilan unsur pertama menyumbang 98,13%, dan dua belas pertama - 99,29% . Hal yang sama dapat diungkapkan secara grafis.

Jadi, kita melihat bahwa kerak bumi hampir setengahnya mengandung oksigen, sekitar seperempat silikon, sepertiga aluminium, dua puluh empat besi, dll. Dengan mempertimbangkan besarnya ukuran atom oksigen, kita dapat mengatakan bahwa kerak bumi, seperti batu bata, dibangun dari atom oksigen dan hanya di ruang di antara mereka, seolah-olah merekatkannya, elemen-elemen lain berada.

Berdasarkan rata-rata kandungan unsur, tidak sulit menghitung massa absolut unsur-unsur yang terkandung dalam volume tertentu yang komposisinya sesuai dengan komposisi rata-rata kerak bumi. Dengan demikian, dapat ditentukan bahwa 1 km 3 batuan rata-rata mengandung: besi 130 ∙ 10 6 ton, aluminium 230 ∙ 10 6 ton, tembaga 260.000 ton, timah 100.000 ton, dan seterusnya.

Unsur-unsur penyusun kerak bumi terdapat dalam berbagai kombinasi satu sama lain. Senyawa yang terbentuk sebagai hasil proses alam disebut mineral. Secara total, beberapa ribu mineral diketahui, tetapi hanya beberapa lusin mineral yang paling tersebar luas. Di sini sekali lagi kita melihat ketidakseimbangan yang sama dalam distribusi berbagai mineral seperti dalam distribusi unsur-unsur individual.

Dominasi oksigen, silikon dan aluminium di kerak bumi menentukan bahwa sebagian besar mineral termasuk dalam kategori tersebut silikat Dan aluminosilikat, yaitu garam dari asam silikat dan aluminium-silikat. Selain itu, sulfida, sulfat, dan oksida umum ditemukan di antara mineral.

Contoh asam aluminosilikat (yang tidak ada dalam bentuk bebas) adalah senyawa H 2 Al 2 Si 2 O 8, atau (jika ditulis dalam bentuk gabungan oksida) H 2 O ∙ Al 2 O 3 ∙ 2SiO 2 . Di antara asam silikat terdapat: asam ortosilikat H 4 SiO 4, atau 2H 2 O ∙ SiO 2, dan asam metasilikat H 2 SiO 3, atau H 2 O ∙ SiO 2.

Dengan mengganti hidrogen dari asam aluminosilikat dengan kalium, natrium atau kalsium, mineral disebut feldspar. Contoh feldspar adalah mineral ortoklas yang mempunyai komposisi K 2 O ∙ Al 2 O 3 ∙ 6SiO 2.

Bentuk aluminosilikat hidrous bermacam-macam mika, baik terang (mengandung kalium atau natrium) dan gelap (dengan magnesium dan zat besi). Misalnya mika ringan atau muskovit mempunyai komposisi: K 2 O ∙ 3Al 2 O 3 ∙ 6SiO 2 ∙ 2H 2 O.

Ketika hidrogen asam silikat diganti dengan magnesium, besi dan kalsium, mineral berwarna gelap diperoleh - olivin, piroksen Dan amfibol.

Statistik menunjukkan bahwa mineral yang paling umum di kerak bumi adalah feldspar (55,0%). Meta - dan orto-silikat membentuk 15%, dan kuarsa (SiO 2) - 12%. Di antara mineral lainnya, mika (3%) dan magnetit (Fe 3 O 4) bersama dengan hematit (Fe 2 O 3) (3%) relatif umum. Mineral lain di kerak bumi jauh lebih sedikit. Sebagian besar mineral memiliki komposisi kristal.

Mineral di kerak bumi tidak tersebar secara acak. Mereka dikelompokkan ke dalam beberapa asosiasi alami, membentuk apa yang disebut batu. Batuannya, misalnya granit, dicirikan oleh asosiasi mineral tertentu, di antaranya didominasi oleh feldspar, kuarsa, dan mika. Ada batuan yang hampir atau seluruhnya terdiri dari satu mineral. Misalnya, kuarsit, yang hampir seluruhnya terdiri dari kuarsa, atau marmer, yang hampir seluruhnya terdiri dari kalsit saja. Namun, lebih sering, beberapa mineral terlibat dalam batuan, yang kurang lebih terdistribusi secara merata di dalamnya dalam hubungan kuantitatif tertentu.

Batuan penyusun kerak bumi terbagi menjadi beberapa kelompok tergantung pada asalnya. Sebagian besar kerak bumi terdiri dari batuan asal beku, terbentuk sebagai hasil penetrasi ke dalam kerak bumi dari kedalaman atau pencurahan ke permukaan dan pemadatan massa batuan cair. Kelompok ini mencakup banyak batuan: granit, basal, andesit, diorit, dll.

Beberapa persen kerak bumi terlipat batuan sedimen, terbentuk sebagai akibat pengendapan dan akumulasi bahan mineral di permukaan bumi, terutama di dasar cekungan laut, tetapi juga di dasar danau, aliran sungai, rawa dan hanya di permukaan tanah.

Akhirnya tersebar luas di kerak bumi batuan metamorf, yang merupakan akibat dari perubahan kimia dan fisika batuan sedimen di bawah pengaruh suhu tinggi dan tekanan tinggi. Batuan sedimen mengalami perubahan sedemikian rupa sehingga mereka tenggelam ke kedalaman yang sangat dalam selama penurunan kerak bumi dan, terkubur di bawah lapisan batuan yang berat, mendapati diri mereka berada di zona suhu tinggi dan tekanan tinggi. Selain itu, batuan metamorf terbentuk di tempat di mana magma cair menyusup ke dalam batuan sedimen dan mempengaruhinya dengan suhu dan juga kimianya.

Kepemilikan suatu batuan pada kelompok genetik tertentu meninggalkan jejak pada komposisi mineralogi dan komposisi internalnya.

Batuan asal beku pada gilirannya dibagi menjadi batuan intrusif, atau intrusif, dan ekstrusif, atau efusif. Batuan intrusi adalah hasil pemadatan materi mineral cair pada berbagai kedalaman di bawah permukaan bumi. Kita dapat melihatnya hanya setelah batuan di atasnya dihancurkan oleh erosi dan massa batuan intrusi (yang disebut intrusi) terlihat di permukaan. Batuan intrusi biasanya dicirikan oleh komposisi kristal kasar yang padat, dan ukuran kristal berbagai mineral biasanya berukuran hampir sama: dari 0,2 hingga 1 cm. Batuan khas dari kelompok ini adalah granit - umumnya batuan yang paling umum di antara batuan yang diintrusi.

Batuan yang meletus, di antaranya basal yang paling umum, dicirikan oleh komposisi kaca, amorf, atau komposisi kristal halus, yang terbentuk sebagai hasil dekristalisasi kaca vulkanik dari waktu ke waktu. Pemadatan yang cepat setelah letusan ke permukaan mencegah pembentukan kristal besar pada batuan yang meletus.

Menurut komposisinya, batuan beku intrusi dan erupsi dibagi menjadi asam, intermediet, basa, dan ultrabasa, tergantung pada kandungan silikanya.

Pada batuan asam terdapat lebih dari 65% silika, pada batuan sedang - dari 52 hingga 65%, pada batuan basa - dari 40 hingga 52%, dan pada batuan ultrabasa - kurang dari 40%. Menariknya, di antara batuan intrusi, batuan asam, granit, mendominasi secara tajam, sedangkan di antara batuan curahan, batuan utama, basal, mendominasi. Ras sedang relatif jarang. Batuan alkali yang kaya kalium dan natrium juga biasanya diisolasi.

Batuan sedimen biasanya dibagi menjadi tiga kelompok genetik: klastik, organogenik, dan kimia. Yang pertama adalah produk penghancuran mekanis batuan lain, pergerakan dan pengendapan kembali fragmennya. Kadang-kadang (misalnya, pada breksi dan kerikil) kita berhadapan dengan akumulasi pecahan besar yang tetap bersudut atau mengalami pembulatan. Dalam kasus lain, batuan klastik tersusun dari pecahan mineral kecil, seperti pada batupasir. Akhirnya, seringkali pecahan-pecahan mineral berubah menjadi massa yang sangat tipis, yang setelah diendapkan kembali oleh air membentuk tanah liat. Komposisi mineralogi batuan klastik bergantung pada komposisi batuan aslinya, serta kekuatan masing-masing mineral dan ketahanannya terhadap abrasi dan pelarutan selama pengangkutan. Karena kuarsa adalah mineral yang paling keras dan melimpah, sebagian besar batuan klastik terdiri dari pecahan kuarsa besar atau kecil.

Batuan sedimen organogenik terbentuk dari akumulasi sisa-sisa organisme. Peran utama dalam hal ini dimainkan oleh kerangka organisme. Pada organisme laut, mereka sebagian besar berkapur; ini adalah cangkang, ruas, cangkang, jarum, dll. Batu kapur terbentuk dari akumulasi kerangka organisme berkapur. Sisa-sisa beberapa organisme memiliki komposisi yang berbeda: mengandung silika, fosfat, besi, dll. Sesuai dengan ini, batuan organogenik memiliki komposisi yang berbeda, bersama dengan batugamping, diatomit mengandung silika dan opoka, fosfor, dll.

Batuan sedimen organogenik juga mencakup batu bara, serpih minyak dan minyak, yang merupakan produk transformasi sisa-sisa materi lunak tumbuhan dan hewan di dalam bumi.

Batuan kimia dalam pembentukannya terutama berhubungan dengan pengendapan kimia garam dari larutan air. Dari larutan jenuh yang ditemukan di beberapa danau dan laguna laut, garam meja, gipsum, kalsit, garam sulfat dan klorin dari magnesium, kalsium, kalium, serta berbagai garam dengan komposisi kompleks, keluar.

Batuan metamorf terbentuk ketika batuan sedimen di kerak bumi bersentuhan dengan magma cair. Mereka juga muncul di zona dalam kerak bumi, di mana suhu tinggi terjadi di mana-mana. Fenomena metamorfisme difasilitasi oleh hancurnya batuan atau retaknya secara simultan di bawah pengaruh tekanan yang bekerja pada kerak bumi. Batuan metamorf, tergantung pada derajat metamorfismenya, menunjukkan komposisi peralihan antara batuan sedimen dan batuan beku. Ketika batuan sedimen dipanaskan dengan kuat dan diberi tekanan, hal pertama yang terjadi adalah rekristalisasi batuan tersebut. Komponen amorf masuk ke dalam. keadaan kristal, kristal-kristal kecil bergabung dan menjadi lebih besar. Contoh tipikalnya adalah transformasi batu kapur menjadi marmer, batuan kalsit berkristal kasar yang padat.

Selama rekristalisasi, terjadi penataan ulang beberapa ion dan terbentuknya senyawa baru yang sebelumnya tidak ada pada batuan sedimen. Misalnya, selama metamorfosis batu kapur yang mengandung campuran kuarsa (biasanya dalam bentuk butiran pasir atau dalam bentuk inklusi silikon), mineral wollastonit - kalsium silikat (CaSiO 3) - sering terbentuk.

Dari magma yang bekerja pada batuan sedimen, gas dan cairan dilepaskan, yang menembus ke dalam batuan di sekitarnya, dapat menyebabkan berbagai perubahan kimia di dalamnya. Dalam kondisi ini, batuan sedimen dapat, misalnya, mengalami silisifikasi, yaitu menjadi jenuh dengan kuarsa ketika gas atau larutan membawa silika.

Tekanan yang berkembang di kerak bumi di bawah pengaruh gaya tektonik (lihat di bawah) menghancurkan batuan. Akibatnya, batuan sering kali memperoleh struktur skistosa - batuan tersebut terbagi menjadi pelat atau ubin paralel tipis. Proses ini biasanya disertai dengan pembentukan mineral datar baru (mika, klorit, dll). Ini adalah bagaimana berbagai sekis metamorf terbentuk.

Beberapa kata harus dikatakan tentang mineral bijih. Ini adalah nama yang diberikan untuk mineral yang kandungan logam tertentu cukup untuk isolasi praktisnya. Bijih besi adalah mineral dengan kandungan besi yang cukup tinggi, bijih molibdenum adalah mineral dengan kandungan molibdenum yang cukup tinggi, dll. Persentase logam yang dibutuhkan suatu mineral untuk dianggap sebagai bijih sangat berbeda untuk logam yang berbeda, serta untuk logam yang berbeda. kondisi kemunculannya di kerak bumi. Dalam beberapa kasus, penambangan dilakukan di mana kandungan logam yang diinginkan dalam bijih diukur dalam pecahan kecil persen; dalam kasus lain, puluhan persen kandungan logam diperlukan agar bijih tersebut dapat menarik perhatian ahli geologi. Persyaratan kualitas bijih juga berubah seiring dengan meningkatnya teknologi ekstraksi dan pengayaan.

Mineral bijih sangat berbeda dalam komposisi kimianya: banyak di antaranya termasuk dalam kelompok sulfat (misalnya, realgar HgS - bijih merkuri), yang lain adalah oksida (misalnya, hematit Fe 2 O 3 - bijih besi), silikat, karbonat , atau memiliki komposisi yang kompleks .

Selain komposisi kimia mineral bijih, konsentrasi sejumlah besar mineral dalam volume batuan tertentu sangatlah penting. Jika mineral bijih tunggal tersebar dalam sejumlah besar batuan yang berjauhan, maka ekstraksi mineral tersebut sangat tidak menguntungkan atau tidak mungkin dilakukan. Lain halnya jika letaknya berdekatan, dalam massa yang padat, dan relatif mudah untuk mengekstraksinya dalam jumlah besar dengan membangun tambang dan adit. Akumulasi mineral bijih yang menguntungkan untuk ditambang disebut endapan bijih.

Akumulasi mineral bijih (ore deposit) terbentuk di kerak bumi dengan cara yang berbeda-beda. Banyak dari mereka muncul ketika batuan beku dan larutan air panas yang menyertainya muncul dari kedalaman, yang lain terkonsentrasi di batuan sedimen, dan yang lainnya ditemukan di batuan metamorf. Kedepannya, ketika mempertimbangkan proses yang berkembang di kerak bumi, kita akan membahas secara singkat tentang kondisi pembentukan bijih dan mineral lainnya.

Rencana:

Pendahuluan 2

1. Informasi umum tentang struktur bumi dan susunan kerak bumi3

2. Jenis batuan penyusun kerak bumi4

2.1. Batuan sedimen4

2.2. Batuan beku 5

2.3. Batuan metamorf 6

3. Struktur kerak bumi6

4. Proses geologi yang terjadi pada kerak bumi9

4.1. Proses eksogen 10

4.2. Proses endogen 10

Kesimpulan 12

Referensi 13

Perkenalan

Segala pengetahuan tentang struktur dan sejarah perkembangan kerak bumi merupakan suatu mata pelajaran yang disebut geologi. Kerak bumi adalah cangkang bumi bagian atas (berbatu), disebut juga litosfer (dalam bahasa Yunani, “cor” berarti batu).

Geologi sebagai ilmu terbagi menjadi beberapa departemen tersendiri yang mempelajari isu-isu tertentu tentang struktur, perkembangan dan sejarah kerak bumi. Diantaranya: geologi umum, geologi struktur, pemetaan geologi, tektonik, mineralogi, kristalografi, geomorfologi, paleontologi, petrografi, litologi, serta geologi mineral, termasuk geologi minyak dan gas.

Prinsip dasar geologi umum dan struktur merupakan landasan untuk memahami permasalahan geologi minyak dan gas bumi. Pada gilirannya, prinsip-prinsip teoritis dasar tentang asal usul minyak dan gas, migrasi hidrokarbon dan pembentukan akumulasinya mendasari pencarian minyak dan gas. Dalam geologi migas juga diperhatikan pola letak berbagai jenis akumulasi hidrokarbon di kerak bumi, yang menjadi dasar prediksi potensi migas di wilayah dan wilayah yang diteliti dan digunakan dalam prospeksi dan eksplorasi minyak dan gas.

Karya ini akan membahas isu-isu yang berkaitan dengan kerak bumi: komposisi, struktur, proses yang terjadi di dalamnya.

1. Informasi umum tentang struktur bumi dan komposisi kerak bumi

Secara umum, planet bumi berbentuk geoid atau ellipsoid pipih di bagian kutub dan ekuator, serta terdiri dari tiga cangkang.

Di tengah adalah inti(radius 3400 km), disekitarnya berada mantel di kedalaman berkisar antara 50 hingga 2900 km. Bagian dalam inti diasumsikan padat dengan komposisi besi-nikel. Mantelnya dalam keadaan cair, di bagian atasnya terdapat ruang magma.

Pada kedalaman 120 - 250 km di bawah benua dan 60 - 400 km di bawah lautan terdapat lapisan mantel yang disebut astenosfer. Di sini zat berada dalam keadaan hampir meleleh, viskositasnya sangat berkurang. Semua lempeng litosfer tampak mengapung di astenosfer semi-cair, seperti es yang mengapung di air.

Di atas mantel adalah kerak bumi, kekuatannya sangat bervariasi di benua dan lautan. Dasar kerak bumi (permukaan Mohorovicic) di bawah benua berada pada kedalaman rata-rata 40 km, dan di bawah lautan pada kedalaman 11 - 12 km. Oleh karena itu, ketebalan rata-rata kerak bumi di bawah lautan (dikurangi kolom air) adalah sekitar 7 km.

Kerak bumi tersusun poros gunungYa, yaitu komunitas mineral (agregat polimineral) yang muncul di kerak bumi sebagai akibat dari proses geologi. Mineral- senyawa kimia alam atau unsur asli yang mempunyai sifat kimia dan fisika tertentu dan timbul di dalam bumi sebagai akibat proses kimia dan fisika. Mineral dibagi menjadi beberapa kelas yang masing-masing mencakup puluhan dan ratusan mineral. Misalnya senyawa belerang logam membentuk golongan sulfida (200 mineral), garam asam sulfat membentuk 260 mineral golongan sulfat. Ada kelas mineral: karbonat, fosfat, silikat, yang terakhir paling tersebar luas di kerak bumi dan membentuk lebih dari 800 mineral.

2. Jenis batuan penyusun kerak bumi

Jadi, batuan adalah kumpulan mineral alami dengan komposisi mineralogi dan kimia yang kurang lebih konstan, membentuk badan geologi independen yang membentuk kerak bumi. Bentuk, ukuran dan posisi relatif butiran mineral menentukan struktur dan tekstur batuan.

Sesuai dengan kondisi pendidikan (asal) membedakan: sedimen,batuan beku dan metamorf.

2.1. Batuan sedimen

Asal batuan sedimen- baik akibat penghancuran dan pengendapan kembali batuan yang sudah ada sebelumnya, atau pengendapan dari larutan air (berbagai garam), atau - akibat aktivitas vital organisme dan tumbuhan. Ciri khas batuan sedimen adalah lapisannya, yang mencerminkan perubahan kondisi pengendapan sedimen geologi. Mereka membentuk sekitar 10% massa kerak bumi dan menutupi 75% permukaan bumi. Berhubungan dengan batuan sedimen adalah St. 3/4 sumber daya mineral (batubara, minyak, gas, garam, bijih besi, mangan, aluminium, emas placer, platina, berlian, fosfor, bahan bangunan). Tergantung pada bahan sumbernya, batuan sedimen dibagi menjadi klastik (terrigenetik), kemogenik, organogenik (biogenik) dan campuran.

Batuan klastik terbentuk karena akumulasi pecahan batuan yang hancur, yaitu. Ini adalah batuan yang terdiri dari pecahan batuan dan mineral tua. Berdasarkan ukuran pecahannya dibedakan antara klastik kasar (balok, batu pecah, kerikil, kerikil), berpasir (batupasir), lanau (batulanau, batulanau) dan batuan lempung. Batuan klastik yang paling tersebar luas di kerak bumi adalah pasir, batupasir, batulanau, dan lempung.

Batuan kemogenik adalah senyawa kimia yang terbentuk sebagai hasil pengendapan dari larutan air. Ini termasuk: batu kapur, dolomit, garam batu, gipsum, anhidrit, bijih besi dan mangan, fosfor, dll.

Batuan organogenik terakumulasi sebagai akibat dari kematian dan penguburan hewan dan tumbuhan, yaitu. batuan organogenik (dari organ dan gen Yunani - melahirkan, lahir) (batuan biogenik) - batuan sedimen yang terdiri dari sisa-sisa organisme hewan dan tumbuhan atau produk metabolismenya (batuan cangkang kapur, kapur, fosil batubara, serpih minyak, dll. ) .

berkembang biak asal campuran, sebagai suatu peraturan, terbentuk karena berbagai kombinasi dari semua faktor yang dibahas di atas. Di antara batuan tersebut terdapat batugamping berpasir dan lempung, napal (lempung berkapur tinggi), dll.

2.2. Batu magma dingin

Asal batu magma dingin- hasil pemadatan magma di kedalaman atau di permukaan. Magma, yang meleleh dan jenuh dengan komponen gas, mengalir keluar dari bagian atas mantel.

Komposisi magma terutama mencakup unsur-unsur berikut: oksigen, silikon, aluminium, besi, kalsium, magnesium, natrium, kalium, hidrogen. Magma mengandung sejumlah kecil karbon, titanium, fosfor, klorin dan unsur lainnya.

Magma, yang menembus kerak bumi, dapat mengeras di berbagai kedalaman atau keluar ke permukaan. Dalam kasus pertama, mereka terbentuk batuan intrusif, di detik - berlebihan. Selama pendinginan magma panas di lapisan kerak bumi, terjadi pembentukan mineral dari berbagai struktur (kristal, amorf, dll.). Mineral-mineral ini membentuk batuan. Misalnya, pada kedalaman yang sangat dalam, ketika magma mengeras, granit terbentuk, pada kedalaman yang relatif dangkal - porfiri kuarsa, dll.

Batuan ekstrusif terbentuk ketika magma dengan cepat membeku di permukaan bumi atau di dasar laut. Contohnya termasuk tufa dan kaca vulkanik.

Batuan yang mengganggu- batuan beku yang terbentuk akibat pemadatan magma pada ketebalan kerak bumi.

Batuan beku berdasarkan kandungan SiO 2 (kuarsa dan senyawa lainnya) dibedakan menjadi: asam (SiO 2 lebih dari 65%), sedang - 65-52%, basa (52-40%) dan ultrabasa (kurang dari 40). % SiO 2). Warna batuan berubah-ubah tergantung kandungan kuarsa pada batuan tersebut. Yang bersifat asam biasanya berwarna terang, sedangkan yang basa dan ultrabasa berwarna gelap sampai hitam. Batuan asam meliputi: granit, porfiri kuarsa; ke tengah: syenites, diorit, syenites nepheline; yang utama: gabbro, diabase, basal; menjadi ultrabasa: piroksen, peridotit, dan dunit.

2.3. Batuan metamorf

Batuan metamorf terbentuk sebagai akibat dari pengaruh suhu dan tekanan tinggi pada batuan asal primer lainnya (sedimen atau beku), yaitu karena transformasi kimia di bawah pengaruh metamorfisme. Batuan metamorf antara lain: gneis, sekis kristal, marmer. Misalnya, marmer terbentuk karena metamorfisme batuan sedimen primer - batu kapur.

3. Struktur kerak bumi

Kerak bumi secara kondisional dibagi menjadi tiga lapisan: sedimen, granit, dan basal. Struktur kerak bumi ditunjukkan pada Gambar. 1.

1 – air, 2 – lapisan sedimen, 3 – lapisan granit, 4 – lapisan basal, 5 – sesar dalam, batuan beku, 6 – mantel, M – permukaan Mohorovicic (Moho), K – permukaan Conrad, OD – busur pulau, SH - punggungan tengah laut

Beras. 1. Skema struktur kerak bumi (menurut M.V. Muratov)

Masing-masing lapisan memiliki komposisi yang heterogen, namun nama lapisan tersebut sesuai dengan jenis batuan yang dominan, yang dicirikan oleh kecepatan gelombang seismik yang sesuai.

Lapisan atas terwakili batuan sedimen, dimana kecepatan rambat gelombang seismik longitudinal kurang dari 4,5 km/s. Lapisan granit tengah dicirikan oleh kecepatan gelombang sekitar 5,5-6,5 km/s, yang secara eksperimental setara dengan granit.

Lapisan sedimen tipis di lautan, tetapi memiliki ketebalan yang cukup besar di benua (di wilayah Kaspia misalnya, menurut data geofisika diperkirakan 20-22 km).

lapisan granit tidak ada di lautan, di mana lapisan sedimen berada langsung di atasnya basal. Lapisan basal merupakan lapisan bawah kerak bumi yang terletak di antara permukaan Conrad dan permukaan Mohorovicic. Hal ini ditandai dengan kecepatan rambat gelombang longitudinal dari 6,5 hingga 7,0 km/s.

Di benua dan lautan, komposisi dan ketebalan kerak bumi bervariasi. Kerak benua di bawah struktur pegunungan mencapai 70 km, di dataran - 25-35 km. Dalam hal ini, lapisan atas (sedimen) biasanya berukuran 10-15 km, kecuali wilayah Kaspia, dll. Di bawahnya terdapat lapisan granit setebal 40 km, dan di dasar kerak terdapat lapisan basal. juga tebalnya mencapai 40 km.

Batas antara kerak dan mantel disebut Permukaan Mohorovicic. Di dalamnya, kecepatan rambat gelombang seismik meningkat secara tiba-tiba. Secara umum, bentuk permukaan Mohorovicic merupakan cerminan dari relief permukaan luar litosfer: di bawah lautan lebih tinggi, di bawah dataran benua lebih rendah.

Permukaan Conrad(dinamai menurut ahli geofisika Austria W. Conrad, 1876-1962) - antarmuka antara lapisan "granit" dan "basal" pada kerak benua. Kecepatan gelombang seismik longitudinal ketika melewati permukaan Conrad meningkat secara tiba-tiba dari sekitar 6 menjadi 6,5 km/detik. Di sejumlah tempat, permukaan Conrad tidak ada dan kecepatan gelombang seismik secara bertahap meningkat seiring dengan kedalaman. Kadang-kadang, sebaliknya, terjadi peningkatan kecepatan secara tiba-tiba di beberapa permukaan.

Kerak samudera lebih tipis dari kerak benua dan memiliki struktur dua lapisan (lapisan sedimen dan basaltik). Lapisan sedimen biasanya longgar, tebalnya beberapa ratus meter, basaltik - dari 4 hingga 10 km.

Di daerah peralihan, dimana terdapat laut marginal dan terdapat busur pulau, disebut transisijenis kulit kayu. Di daerah seperti itu, kerak benua berubah menjadi kerak samudera dan dicirikan oleh ketebalan lapisan yang rata-rata. Pada saat yang sama, di bawah laut marginal, biasanya, tidak ada lapisan granit, tetapi di bawah busur pulau hal itu dapat dilacak.

Busur pulau- pegunungan bawah laut yang puncaknya menjulang di atas air berbentuk kepulauan yang melengkung. Busur pulau merupakan bagian dari zona peralihan dari benua ke lautan; ditandai dengan aktivitas seismik dan pergerakan vertikal kerak bumi.

Pegunungan di tengah laut- bentang alam terbesar di dasar lautan di dunia, membentuk satu sistem struktur pegunungan dengan panjang lebih dari 60 ribu km, dengan ketinggian relatif 2-3 ribu m dan lebar 250-450 km (di beberapa area hingga 1000 km). Mereka adalah pengangkatan kerak bumi, dengan punggung bukit dan lereng yang sangat terbedah; di lautan Pasifik dan Arktik, pegunungan tengah laut terletak di bagian marginal lautan, di Atlantik - di tengah.

4. Proses geologi yang terjadi pada kerak bumi

Sepanjang sejarah geologi, berbagai proses geologi telah terjadi dan terjadi di permukaan bumi dan di dalam kerak bumi, yang mempengaruhi pembentukan endapan mineral.

Lapisan sedimen dan mineral seperti batubara, minyak bumi, gas, serpih minyak, fosfor dan lain-lain merupakan hasil aktivitas makhluk hidup, air, angin, sinar matahari dan segala sesuatu yang berhubungan dengannya.

Agar minyak dapat terbentuk, misalnya, pertama-tama perlu dilakukan akumulasi sejumlah besar sisa-sisa fosil di lapisan sedimen, yang tenggelam hingga kedalaman yang cukup, di mana, di bawah pengaruh suhu dan tekanan tinggi, biomassa ini diubah menjadi minyak atau gas alam.

Semua proses geologi dibagi menjadi eksogen (permukaan) dan endogen (internal).

4.1. Proses eksogen

Proses eksogen- ini adalah hancurnya batuan di permukaan bumi, perpindahan pecahannya dan penumpukannya di laut, danau, dan sungai. Daerah dataran tinggi (gunung, perbukitan) mengalami kerusakan yang lebih besar, dan sebaliknya, akumulasi pecahan batuan yang hancur terjadi di daerah yang lebih rendah (cekungan, waduk).

Proses eksogen terjadi di bawah pengaruh fenomena atmosfer (curah hujan, angin, pencairan gletser, kehidupan hewan dan tumbuhan, pergerakan sungai dan aliran air lainnya, dll).

Proses permukaan yang berhubungan dengan rusaknya batuan disebut juga pelapukan atau penggundulan. Di bawah pengaruh pelapukan, reliefnya tampak rata, akibatnya proses eksogen melemah, dan di beberapa tempat (di dataran) praktis mati.

4.2. Proses endogen

Yang juga penting dalam pembentukan minyak adalah proses endogen, yang meliputi berbagai pergerakan bagian kerak bumi (gerakan tektonik horizontal dan vertikal), gempa bumi, letusan gunung berapi dan pencurahan magma (lava api cair) di permukaan bumi, di dasar laut dan samudera, serta kedalaman. patahan kerak bumi, gangguan tektonik, lipatan dan lain-lain Proses endogen meliputi proses yang terjadi di dalam bumi.

Selama sejarah geologi, kerak bumi telah mengalami pergerakan osilasi vertikal dan pergerakan horizontal lempeng litosfer. Perubahan global pada lapisan batuan bumi ini tidak diragukan lagi mempengaruhi proses pembentukan akumulasi minyak dan gas.

Karena pergerakan vertikal, terbentuklah cekungan dan palung besar, tempat lapisan sedimen tebal terakumulasi.

Yang terakhir ini, pada gilirannya, dapat menghasilkan hidrokarbon (minyak dan gas). Sebaliknya, di wilayah lain, terjadi pengangkatan besar-besaran, yang juga menarik dalam kaitannya dengan minyak dan gas, karena dapat mengakumulasi hidrokarbon.

Dengan pergerakan horizontal lempeng litosfer, beberapa benua menyatu dan benua lainnya terbelah, yang juga mempengaruhi proses pembentukan dan akumulasi minyak dan gas. Pada saat yang sama, di area tertentu di kerak bumi, muncul kondisi yang menguntungkan bagi akumulasi konsentrasi hidrokarbon yang signifikan.

Proses endogen juga mencakup metamorfosis, yaitu rekristalisasi batuan di bawah pengaruh suhu dan tekanan tinggi. Metamorfisme dibagi menjadi tiga jenis.

Metamorfisme regional- ini adalah perubahan komposisi batuan yang terbenam sangat dalam dan terkena suhu dan tekanan tinggi.

Jenis lain - dinamometamorfisme terjadi ketika tekanan lateral tektonik bekerja pada batuan, yang hancur, terbelah menjadi ubin dan tampak seperti batu tulis.

Selama proses intrusi magma ke dalam batuan, metamorfisme kontak, akibatnya peleburan kembali sebagian dan rekristalisasi yang terakhir terjadi di dekat zona kontak lelehan magmatik dengan batuan induk.

Kesimpulan

Peramalan potensi migas, pencarian dan eksplorasi migas didasarkan pada pengetahuan geologi migas, yang pada gilirannya bertumpu pada landasan yang kuat yaitu geologi umum dan struktural.

Permasalahan geologi umum meliputi ilmu yang mempelajari umur geologi lapisan kerak bumi, komposisi batuan penyusun kerak bumi, sejarah geologi bumi dan proses geologi yang terjadi di bagian dalam dan permukaan bumi. planet.

Geologi struktural mempelajari struktur, pergerakan dan perkembangan kerak bumi, terjadinya batuan, penyebab terjadinya dan perkembangannya.

Kondisi keberadaan batuan perlu diketahui agar dapat melakukan pendekatan yang tepat dalam identifikasi endapan mineral, termasuk penemuan endapan dan akumulasi minyak dan gas. Diketahui bahwa sebagian besar akumulasi minyak dan gas terletak di antiklin yang merupakan perangkap hidrokarbon. Oleh karena itu, pencarian struktur perangkap minyak dan gas dilakukan atas dasar mempelajari ciri-ciri struktur kerak bumi di daerah penelitian.

Daftar literatur bekas:

Mstislavskaya L.P., Pavlinich M.F., Filippov V.P., “Dasar-dasar produksi minyak dan gas”, Rumah Penerbitan “Minyak dan Gas”, Moskow, 2003

Mikhailov A.E., “Geologi struktural dan pemetaan geologi”, Moskow, “Nedra”, 1984

MEMBANGUN Bumi...

1. Intern struktur Tanah (4)

   Abstrak >> Geologi

   Mantel. Dia suka duniawi kulit pohon, memiliki kompleks struktur.Pada abad ke-19 terjadi... kekuatan eksternal dan internal Bumi. Struktur terestrial kulit pohon heterogen (Gbr. 19). Atas... ombaknya kecil. Beras. 19. Struktur terestrial kulit pohon Di bawah, di bawah benua, terdapat granit...

Mempelajari struktur internal planet, termasuk Bumi kita, adalah tugas yang sangat sulit. Kita tidak bisa secara fisik “mengebor” kerak bumi sampai ke inti planet ini, jadi semua pengetahuan yang kita peroleh saat ini adalah pengetahuan yang diperoleh “melalui sentuhan”, dan dengan cara yang paling harfiah.

Cara kerja eksplorasi seismik menggunakan contoh eksplorasi ladang minyak. Kita “memanggil” bumi dan “mendengarkan” apa yang akan dihasilkan oleh sinyal yang dipantulkan kepada kita

Faktanya adalah cara paling sederhana dan paling dapat diandalkan untuk mengetahui apa yang ada di bawah permukaan planet dan merupakan bagian dari keraknya adalah dengan mempelajari kecepatan rambatnya. gelombang seismik di kedalaman planet ini.

Diketahui bahwa kecepatan gelombang seismik longitudinal meningkat pada media yang lebih padat dan sebaliknya menurun pada tanah gembur. Oleh karena itu, dengan mengetahui parameter berbagai jenis batuan dan menghitung data tekanan, dll., “mendengarkan” respons yang diterima, Anda dapat memahami lapisan kerak bumi mana yang dilewati sinyal seismik dan seberapa dalam mereka berada di bawah permukaan. .

Mempelajari struktur kerak bumi dengan menggunakan gelombang seismik

Getaran seismik dapat disebabkan oleh dua jenis sumber: alami Dan palsu. Sumber getaran alami adalah gempa bumi, yang gelombangnya membawa informasi yang diperlukan tentang kepadatan batuan yang dilaluinya.

Gudang sumber getaran buatan lebih luas, tetapi pertama-tama, getaran buatan disebabkan oleh ledakan biasa, tetapi ada juga cara kerja yang lebih “halus” - generator pulsa terarah, vibrator seismik, dll.

Melakukan operasi peledakan dan mempelajari kecepatan gelombang seismik survei seismik- salah satu cabang terpenting geofisika modern.

Apa manfaat dari studi gelombang seismik di dalam bumi? Analisis distribusinya mengungkapkan beberapa lompatan perubahan kecepatan saat melewati perut planet.

kerak bumi

Lompatan pertama, di mana kecepatan meningkat dari 6,7 menjadi 8,1 km/s, menurut ahli geologi, dicatat dasar kerak bumi. Permukaan ini terletak di berbagai tempat di planet ini pada tingkat yang berbeda-beda, dari 5 hingga 75 km. Batas antara kerak bumi dan cangkang di bawahnya disebut mantel "Permukaan Mohorovicic", dinamai menurut ilmuwan Yugoslavia A. Mohorovicic yang pertama kali mendirikannya.

Mantel

Mantel terletak di kedalaman hingga 2.900 km dan terbagi menjadi dua bagian: atas dan bawah. Batas antara mantel atas dan bawah juga terekam oleh lompatan kecepatan rambat gelombang seismik longitudinal (11,5 km/s) dan terletak pada kedalaman 400 hingga 900 km.

Mantel atas memiliki struktur yang kompleks. Di bagian atasnya terdapat lapisan yang terletak pada kedalaman 100-200 km, dimana gelombang seismik transversal melemah 0,2-0,3 km/s, dan kecepatan gelombang longitudinal pada dasarnya tidak berubah. Lapisan ini diberi nama pandu gelombang. Ketebalannya biasanya 200-300 km.

Bagian mantel atas dan kerak bumi yang terletak di atas pandu gelombang disebut litosfer, dan lapisan kecepatan tereduksi itu sendiri - astenosfer.

Jadi, litosfer adalah cangkang padat dan kaku yang didasari oleh astenosfer plastis. Diasumsikan terjadi proses di astenosfer yang menyebabkan pergerakan litosfer.

Struktur internal planet kita

inti bumi

Di dasar mantel terjadi penurunan tajam kecepatan rambat gelombang longitudinal dari 13,9 menjadi 7,6 km/s. Pada tingkat ini terletak batas antara mantel dan inti bumi, lebih dalam dari mana gelombang seismik transversal tidak lagi merambat.

Jari-jari inti mencapai 3500 km, volumenya: 16% volume planet, dan massa: 31% massa Bumi.

Banyak ilmuwan percaya bahwa intinya berada dalam keadaan cair. Bagian luarnya ditandai dengan penurunan tajam kecepatan gelombang longitudinal; di bagian dalam (dengan radius 1200 km) kecepatan gelombang seismik meningkat lagi menjadi 11 km/s. Massa jenis batuan inti adalah 11 g/cm 3 yang ditentukan oleh adanya unsur berat. Unsur berat seperti itu bisa jadi adalah besi. Kemungkinan besar, besi merupakan bagian integral dari inti, karena inti yang terbuat dari besi murni atau komposisi besi-nikel harus memiliki kepadatan 8-15% lebih tinggi dari kepadatan inti yang ada. Oleh karena itu, oksigen, belerang, karbon, dan hidrogen tampaknya terikat pada besi di inti.

Metode geokimia untuk mempelajari struktur planet

Ada cara lain untuk mempelajari struktur dalam planet - metode geokimia. Identifikasi berbagai cangkang Bumi dan planet kebumian lainnya menurut parameter fisik menemukan konfirmasi geokimia yang cukup jelas berdasarkan teori pertambahan heterogen, yang menurutnya komposisi inti planet dan kulit terluarnya sebagian besar adalah, awalnya berbeda dan tergantung pada tahap awal perkembangannya.

Sebagai hasil dari proses ini, yang terberat terkonsentrasi di inti ( besi-nikel) komponen, dan di kulit terluar - silikat yang lebih ringan ( kondritik), mantel atas diperkaya dengan zat-zat yang mudah menguap dan air.

Ciri terpenting planet kebumian (Bumi) adalah kulit terluarnya, yang disebut kulit pohon, terdiri dari dua jenis zat: " daratan" - feldspatik dan " samudera" - basal.

Kerak benua bumi

Kerak bumi kontinental (kontinental) tersusun dari granit atau batuan yang komposisinya serupa, yaitu batuan dengan jumlah feldspar yang banyak. Terbentuknya lapisan “granit” bumi disebabkan oleh transformasi sedimen tua dalam proses granitisasi.

Lapisan granit harus dianggap sebagai spesifik cangkang kerak bumi - satu-satunya planet di mana proses diferensiasi materi dengan partisipasi air dan memiliki hidrosfer, atmosfer oksigen, dan biosfer telah berkembang secara luas. Di Bulan dan, mungkin, di planet kebumian, kerak benua terdiri dari gabbro-anorthosites - batuan yang terdiri dari sejumlah besar feldspar, meskipun komposisinya sedikit berbeda dibandingkan granit.

Permukaan planet tertua (4,0-4,5 miliar tahun) tersusun dari batuan ini.

Kerak bumi samudera (basaltik).

Kerak samudera (basaltik). Bumi terbentuk sebagai hasil peregangan dan dikaitkan dengan zona patahan dalam, yang menyebabkan penetrasi pusat basal mantel atas. Vulkanisme basaltik bertumpuk pada kerak benua yang terbentuk sebelumnya dan merupakan formasi geologi yang relatif lebih muda.

Manifestasi vulkanisme basaltik di semua planet kebumian tampaknya serupa. Meluasnya perkembangan "laut" basal di Bulan, Mars, dan Merkurius jelas terkait dengan peregangan dan pembentukan, sebagai akibat dari proses ini, zona permeabilitas di mana lelehan basaltik dari mantel mengalir ke permukaan. Mekanisme manifestasi vulkanisme basaltik kurang lebih serupa di semua planet kebumian.

Satelit Bumi, Bulan, juga memiliki struktur cangkang yang secara umum meniru struktur Bumi, meskipun komposisinya memiliki perbedaan yang mencolok.

Aliran panas bumi. Suhu terpanas terjadi di daerah patahan kerak bumi, dan terdingin di daerah lempeng benua purba

Metode pengukuran aliran panas untuk mempelajari struktur planet

Cara lain untuk mempelajari struktur dalam bumi adalah dengan mempelajari aliran panasnya. Diketahui bahwa bumi, yang panas dari dalam, melepaskan panasnya. Pemanasan cakrawala dalam dibuktikan dengan letusan gunung berapi, geyser, dan sumber air panas. Panas adalah sumber energi utama bumi.

Peningkatan suhu seiring dengan kedalaman dari permukaan bumi rata-rata sekitar 15° C per 1 km. Artinya pada batas litosfer dan astenosfer yang terletak pada kedalaman kurang lebih 100 km, suhunya harus mendekati 1500 ° C. Telah diketahui bahwa pada suhu ini terjadi pencairan basal. Artinya cangkang astenosfer dapat berfungsi sebagai sumber magma komposisi basaltik.

Dengan kedalaman, suhu berubah menurut hukum yang lebih kompleks dan bergantung pada perubahan tekanan. Menurut data perhitungan, pada kedalaman 400 km suhunya tidak melebihi 1600 °C dan pada batas inti dan mantel diperkirakan 2500-5000 °C.

Telah ditetapkan bahwa pelepasan panas terjadi terus-menerus di seluruh permukaan planet ini. Panas adalah parameter fisik yang paling penting. Beberapa sifatnya bergantung pada derajat pemanasan batuan: viskositas, konduktivitas listrik, magnet, keadaan fasa. Oleh karena itu, berdasarkan keadaan termal seseorang dapat menilai struktur dalam bumi.

Mengukur suhu planet kita pada kedalaman yang sangat dalam adalah tugas yang secara teknis sulit, karena hanya beberapa kilometer pertama kerak bumi yang tersedia untuk pengukuran. Namun suhu internal bumi dapat dipelajari secara tidak langsung melalui pengukuran aliran panas.

Terlepas dari kenyataan bahwa sumber panas utama di Bumi adalah Matahari, total kekuatan aliran panas planet kita adalah 30 kali lebih besar dari kekuatan semua pembangkit listrik di Bumi.

Pengukuran menunjukkan bahwa rata-rata aliran panas di benua dan lautan adalah sama. Hasil ini dijelaskan oleh fakta bahwa di lautan sebagian besar panas (hingga 90%) berasal dari mantel, di mana proses perpindahan materi melalui arus yang bergerak lebih intensif - konveksi.

Konveksi adalah suatu proses dimana fluida yang dipanaskan memuai, menjadi lebih ringan, dan naik, sementara lapisan yang lebih dingin tenggelam. Karena materi mantel lebih dekat keadaannya dengan benda padat, konveksi di dalamnya terjadi dalam kondisi khusus, pada laju aliran material yang rendah.

Bagaimana sejarah termal planet kita? Pemanasan awalnya mungkin disebabkan oleh panas yang dihasilkan oleh tumbukan partikel dan pemadatannya dalam medan gravitasinya sendiri. Panas kemudian dihasilkan dari peluruhan radioaktif. Di bawah pengaruh panas, struktur berlapis bumi dan planet-planet kebumian muncul.

Panas radioaktif masih dilepaskan di bumi. Ada hipotesis yang menyatakan bahwa, di perbatasan inti bumi yang cair, proses pemecahan materi berlanjut hingga hari ini dengan pelepasan sejumlah besar energi panas, yang memanaskan mantel.

Sebelum berbicara tentang apa yang terdiri dari kerak bumi, kita dapat mengingat apa yang dianggap sebagai bagian dari segala sesuatu - mungkin karena manusia belum mampu menembus lebih dalam dari kerak bumi ini ke pusat bumi. Bahkan seluruh ketebalan kulit kayunya hanya bisa “diasamkan”.

Para ilmuwan berasumsi dan membangun hipotesis berdasarkan hukum fisika, kimia, dan ilmu pengetahuan lainnya, dan berdasarkan data ini kita memiliki gambaran tertentu tentang struktur seluruh planet, serta unsur-unsur besar yang terkandung dalam kerak bumi. Geografi kelas 6-7 menyajikan teori-teori ini kepada siswa dalam bentuk yang disederhanakan untuk pikiran yang belum matang.

Berkat sebagian kecil data dan sejumlah besar berbagai hukum, model planet tata surya, dan bahkan bintang yang jauh dari kita, dibuat dengan cara yang sama. Apa yang berikut ini? Terutama bahwa Anda memiliki hak mutlak untuk meragukan semua ini.

Lapisan planet Bumi

Selain ada lapisannya, seluruh bumi juga terdiri dari tiga lapisan. Semacam mahakarya kuliner berlapis. Yang pertama adalah inti; ia memiliki bagian padat dan bagian cair. Pergerakan bagian cair di intilah yang diduga membuatnya panas di sini - suhunya mencapai nilai hingga 5000 derajat Celcius.

Yang kedua adalah mantel. Ini menghubungkan inti dan kerak bumi. Mantel juga mempunyai beberapa lapisan yaitu tiga, dan lapisan paling atas yang berdekatan dengan kerak bumi adalah magma. Hal ini berkaitan langsung dengan pertanyaan tentang unsur-unsur besar apa saja yang ada di kerak bumi, karena secara hipotetis di situlah unsur-unsur terbesar ini “mengambang”. Kita dapat membicarakan keberadaannya dengan tingkat kemungkinan yang lebih atau kurang tinggi, karena pada saat terjadi letusan gunung berapi, zat panas inilah yang muncul ke permukaan, memusnahkan seluruh kehidupan tumbuhan dan hewan yang terletak di lereng gunung berapi.

Dan terakhir, lapisan bumi yang ketiga adalah kerak bumi: lapisan padat planet yang terletak di luar "bagian dalam" bumi yang panas, tempat kita biasa berjalan, bepergian, dan hidup secara umum. Ketebalan kerak bumi, dibandingkan dengan dua lapisan bumi lainnya, dapat diabaikan, namun demikian dimungkinkan untuk mengkarakterisasi unsur-unsur besar apa yang terkandung dalam kerak bumi, serta memahami komposisinya.

Lapisan apa yang menjadi ciri kerak bumi. Unsur kimia utamanya

Kerak bumi juga terdiri dari lapisan – ada basal, granit dan sedimen. Menariknya, 47% komposisi kimia kerak bumi adalah oksigen.

Zat tersebut, yang pada dasarnya berupa gas, bergabung dengan unsur lain dan membentuk kerak padat. Unsur lain dalam hal ini adalah silikon, aluminium, besi dan kalsium; unsur-unsur yang tersisa hadir dalam pecahan kecil.

Pembagian menjadi beberapa bagian sesuai dengan ketebalan di area yang berbeda

Telah dikatakan bahwa kerak bumi jauh lebih tipis dibandingkan mantel atau inti bagian bawah. Jika kita mendekati pertanyaan tentang apa saja unsur-unsur besar kerak bumi, tepatnya berdasarkan ketebalannya, kita dapat membaginya menjadi samudera dan benua. Kedua bagian ini memiliki perbedaan ketebalan yang signifikan, dengan bagian samudera sekitar tiga kali lipat, dan di beberapa tempat sepuluh kali (jika kita berbicara tentang rata-rata) lebih tipis daripada bagian benua.

Apa lagi perbedaan kerak benua dan samudera?

Selain itu, zona daratan dan lautan berbeda lapisannya. Sumber yang berbeda memberikan data yang berbeda, kami akan memberikan satu pilihan. Jadi menurut data tersebut, kerak benua terdiri dari tiga lapisan, diantaranya ada lapisan basal, lapisan granit, dan lapisan batuan sedimen. Dataran kerak benua bumi mencapai ketebalan 30-50 km; di pegunungan angka ini bisa mencapai 70-80 kilometer. Menurut sumber yang sama, kerak samudera terdiri dari dua lapisan. Sebuah bola granit jatuh, hanya menyisakan sedimen atas dan basal bawah. Ketebalan kerak bumi di wilayah lautan kurang lebih 5 sampai 15 kilometer.

Data yang disederhanakan dan dirata-ratakan sebagai dasar pelatihan

Ini adalah deskripsi yang paling umum dan disederhanakan, karena para ilmuwan terus berupaya mempelajari ciri-ciri dunia sekitarnya, dan data terbaru menunjukkan bahwa kerak bumi di berbagai tempat memiliki struktur yang jauh lebih kompleks daripada diagram standar bumi yang biasa. kerak yang kita pelajari di sekolah. Di banyak tempat di kerak benua, misalnya, terdapat lapisan lain - diorit.

Menarik juga bahwa lapisan-lapisan ini tidak mulus sempurna, seperti yang digambarkan secara skematis dalam atlas geografis atau sumber lain. Setiap lapisan dapat dimasukkan ke dalam lapisan lainnya, atau dicampur menjadi beberapa potongan. Pada prinsipnya, tidak mungkin ada model diagram bumi yang ideal, seperti halnya letusan gunung berapi terjadi: di sana, di bawah kerak bumi, ada sesuatu yang terus bergerak dan memiliki suhu yang sangat tinggi.

Semua itu bisa dipelajari jika Anda menghubungkan hidup Anda dengan ilmu geologi dan geofisika. Anda bisa mencoba mengikuti kemajuan ilmu pengetahuan melalui jurnal dan artikel ilmiah. Namun tanpa pengetahuan tertentu, hal ini bisa menjadi tugas yang sangat sulit, oleh karena itu ada dasar tertentu yang diajarkan di sekolah tanpa penjelasan apapun, bahwa ini hanyalah model perkiraan.

Agaknya, kerak bumi terdiri dari “potongan-potongan”

Para ilmuwan pada awal abad ke-20 mengemukakan teori bahwa kerak bumi tidak bersifat monolitik. Oleh karena itu, berdasarkan teori ini, dimungkinkan untuk mengetahui unsur-unsur besar apa yang terkandung dalam kerak bumi. Diasumsikan bahwa litosfer adalah tujuh lempeng besar dan beberapa lempeng kecil yang perlahan mengapung di permukaan magma.

Pergerakan tersebut menimbulkan fenomena bencana yang terjadi di bumi kita dengan intensitas yang besar di tempat-tempat tertentu. Ada area di antara lempeng litosfer yang disebut “sabuk seismik”. Di area inilah tingkat kecemasan tertinggi bisa dikatakan. Gempa bumi dan segala akibat yang diakibatkannya adalah salah satu tanda paling jelas yang terlihat

Pengaruh pergerakan lempeng litosfer terhadap pembentukan relief

Besarnya unsur-unsur kerak bumi, bagian mana yang bergerak lebih stabil dan mana yang lebih mobile, mempengaruhi pembentukannya di seluruh penciptaan relief bumi. Struktur litosfer dan karakteristik rezim seismik mendistribusikan seluruh litosfer ke dalam wilayah stabil dan sabuk bergerak. Yang pertama dicirikan oleh bidang datar tanpa cekungan besar, perbukitan, dan variasi relief serupa. Dataran tersebut juga disebut dataran abisal. Pada prinsipnya, ini adalah jawaban atas pertanyaan tentang unsur-unsur besar apa saja yang ada di kerak bumi dan benda-benda fundamental stabil apa yang terbentuk. Kerak bumi membentuk dasar dari semua benua. Batas-batas lempeng ini mudah terlihat dari zona pembentukan pegunungannya, serta intensitas gempanya. Tempat paling aktif di planet kita, di mana terdapat sumber gempa bumi dan banyak gunung berapi aktif, adalah lokasi Jepang, kepulauan Indonesia, Kepulauan Aleutian, dan pesisir Samudra Pasifik Amerika Selatan.

Apakah benua lebih besar dari yang kita kira?

Sederhananya, kerak bumi terdiri dari potongan-potongan litosfer yang, sedikit banyak, bergerak melalui magma. Dan batas-batas “kepingan” ini tidak selalu bertepatan dengan batas benua. Secara teknis, keduanya seringkali tidak pernah bersamaan. Selain itu, kita biasa mendengar bahwa lautan mencakup sekitar 70% permukaan, dan komponen benua hanya 30%. Secara geografis, hal ini benar, namun yang menarik adalah dari segi geologi, benua menyumbang sekitar 40%. Sepuluh persen kerak benua ditutupi oleh laut dan perairan samudera.