Основи на производството на нефт и газ

Въведение в геологията

1. Вътрешната структура на Земята

Химичният състав на Земята

Химичният състав на Земята подобно на състава на други земни планети, като Венера или Марс (виж Фигура 1).

Като цяло преобладават елементи като желязо, кислород, силиций, магнезий, никел. Съдържанието на леки елементи е ниско. Средната плътност на материята на Земята е 5,5 g/cm3.

Има много малко надеждни данни за вътрешната структура на Земята. Помислете за фиг. 2. Той изобразява вътрешната структура на Земята. Земята се състои от земната кора, мантията и ядрото.

Фигура: 1. Химичният състав на Земята

Ядро

Ядро разположен в центъра на Земята (вж. фигура 3), радиусът му е около 3,5 хиляди км. Температурата на сърцевината достига 10 000 K, т.е. тя е по-висока от температурата на външните слоеве на Слънцето и плътността му е 13 g/cm3 (сравнете: вода - 1 g/cm3). Сърцевината вероятно се състои от желязо и никелови сплави.

Външното ядро на Земята има по-голяма дебелина от вътрешното (радиус от 2200 км) и е в течно (разтопено) състояние. Вътрешното ядро е подложено на огромен натиск. Съставящите го вещества са в твърдо състояние.

Фигура: 3. Структурата на Земята: ядро, мантия и кора

Мантия

Мантия - геосферата на Земята, която обгражда ядрото и представлява 83% от обема на нашата планета (вж. фиг. 3). Долната му граница се намира на дълбочина 2900 км. Мантията е разделена на по-малко плътна и пластмасова горна част (800-900 км), от която магма (в превод от гръцки означава „дебел мехлем“; това е разтопеното вещество на земните недра - смес от химични съединения и елементи, включително газове, в специално полутечно състояние); и кристална долна, с дебелина около 2000 км.

земната кора

земната кора - външната обвивка на литосферата (вж. фиг. 3). Плътността му е приблизително два пъти по-малка от средната плътност на Земята - 3 g/cm3.

Отделя земната кора от мантията Mohorovicic граница (често се нарича граница на Мохо), характеризираща се с рязко увеличаване на скоростите на сеизмичните вълни. Той е инсталиран през 1909 г. от хърватски учен Андрей Мохорович (1857-1936).

Тъй като процесите, протичащи в самата горна част на мантията, засягат движението на материята в земната кора, те се обединяват под общото наименование литосфера (каменна черупка). Дебелината на литосферата варира от 50 до 200 км.

Под литосферата се намира астеносфера - по-малко твърда и по-малко вискозна, но по-пластмасова обвивка с температура 1200 ° C. Той може да премине границата на Мохо, прониквайки в земната кора. Астеносферата е източникът на вулканизъм. Съдържа огнища от разтопена магма, която прониква в земната кора или се излива на земната повърхност.

Състав и структура на земната кора

В сравнение с мантията и ядрото, земната кора е много тънък, твърд и крехък слой. Състои се от по-леко вещество, което в момента съдържа около 90 естествени химични елемента. Тези елементи не са еднакво представени в земната кора. Седем елемента - кислород, алуминий, желязо, калций, натрий, калий и магнезий - представляват 98% от масата на земната кора (вж. Фиг. 5).

Уникални комбинации от химични елементи образуват различни скали и минерали. Най-старите от тях са на възраст поне 4,5 милиарда години.

Фигура: 4. Устройството на земната кора

"alt =" "width =" 311 "height =" 300 "/>

Фигура: 5. Състав на земната кора

Минерал Е относително хомогенно естествено тяло по своя състав и свойства, което се образува както в дълбините, така и на повърхността на литосферата. Примери за минерали са диамант, кварц, гипс, талк и др. (Ще намерите описание на физичните свойства на различни минерали в Приложение 2.) Съставът на минералите на Земята е показан на Фиг. 6.

"alt =" "width =" 456 "height =" 261 "/>

Фигура: 6. Общият минерален състав на Земята

Скали са съставени от минерали. Те могат да бъдат съставени от един или няколко минерала.

Утаечни скали - глина, варовик, креда, пясъчник и др. - образувани от утаяване на вещества във водната среда и на сушата. Те лежат на слоеве. Геолозите ги наричат страниците на историята на Земята, тъй като те могат да научат за природните условия, съществували на нашата планета в древни времена.

Сред седиментните скали, органогенни и неорганични (кластични и хемогенни).

Органогенен скалите се образуват в резултат на натрупването на животински и растителни остатъци.

Кластични скали се образуват в резултат на атмосферни влияния, отлагане с помощта на вода, лед или вятър, продуктите от разрушаване на предварително образувани скали (Таблица 1).

Таблица 1. Кластични скали в зависимост от големината на фрагментите

Разделителна способност con (частици)

Пясък и пясъчници

Хемогенен скалите се образуват в резултат на утаяване от водите на моретата и езерата от разтворени в тях вещества.

В дебелината на земната кора се образува магма магматични скали (фиг. 7) като гранит и базалт.

Седиментните и магматични скали, когато са потопени на големи дълбочини под въздействието на налягане и високи температури, претърпяват значителни промени, превръщайки се в метаморфни скали. Така например, варовикът се превръща в мрамор, кварцов пясъчник - в кварцит.

В структурата на земната кора се различават три слоя: седимент, "гранит", "базалт".

Утаечен слой (вж. фиг. 8) се формира главно от седиментни скали. Тук преобладават глини и шисти, широко са представени пясъчни, карбонатни и вулканични скали. В седиментния слой има отлагания на такива минерал, като въглища, газ, нефт. Всички те са органични. Например въглищата са продукт на трансформация на растенията в древни времена. Дебелината на седиментния слой варира в широки граници - от пълно отсъствие в някои суши до 20-25 км в дълбоки вдлъбнатини.

"alt =" "width =" 480 "height =" 316.9111969112 "/>

Фигура: 7. Класификация на скалите по произход

"Гранитен" слой се състои от метаморфни и магматични скали, подобни по свойства на гранита. Най-разпространени тук са гнайсите, гранитите, кристалните шисти и др. Гранитният слой не се среща навсякъде, но на континентите, където е добре изразен, максималната му дебелина може да достигне няколко десетки километра.

"Базалтов" слой образуван от скали, близки до базалтите. Това са метаморфозирани магматични скали, които са по-плътни в сравнение с скалите от "гранитния" слой.

Дебелината и вертикалната структура на земната кора са различни. Има няколко вида земна кора (фиг. 8). Според най-простата класификация се разграничават океанската и континенталната кора.

Континенталната и океанската кора се различават по дебелина. И така, максималната дебелина на земната кора се наблюдава при планинските системи. Това е около 70 км. Под равнините дебелината на земната кора е 30-40 км, а под океаните е най-тънка - само 5-10 км.

"alt =" "width =" 480 "height =" 441.41176470588 "/>

Фигура: 8. Видове земна кора: 1 - вода; 2- седиментен слой; 3 - прослояване на седиментни скали и базалти; 4 - базалти и кристални ултраосновни скали; 5 - гранитно-метаморфен слой; 6 - гранулит-основен слой; 7 - нормална мантия; 8 - разхлабена мантия

Разликата в състава на скалите между континенталната и океанската кора се проявява в отсъствието на гранитен слой в океанската кора. А базалтовият слой на океанската кора е много особен. По отношение на скалния състав той се различава от подобен слой на континенталната кора.

Границата между сушата и океана (нулева марка) не отчита прехода на континенталната кора към океанската. Заместването на континенталната океанска кора се случва в океана на дълбочина 2450 m.

"alt =" "width =" 312 "height =" 213 "/>

Фигура: 9. Структурата на континенталната и океанската кора

Разграничават се и преходни типове земна кора - субокеанска и субконтинентална.

Субокеанска кора разположени по континенталните склонове и предпланините, могат да бъдат намерени в маргиналните и Средиземно море. Това е континентална кора с дебелина до 15-20 км.

Субконтинентална кора разположени например на вулканични островни дъги.

Въз основа на материали сеизмично сондаж - скорост на сеизмична вълна - получаваме данни за дълбоката структура на земната кора. Например супер дълбокият кладенец Кола, който за първи път даде възможност да се видят скални проби от дълбочина над 12 км, донесе много неочаквани.

Предполагаше се, че „базалтов“ слой трябва да започне на дълбочина 7 км. В действителност обаче той не е открит и сред скалите преобладават гнайси.

Промяна в температурата на земната кора с дълбочина. Приповерхностният слой на земната кора има температура, определена от слънчевата топлина. то хелиометричен слой (от гръцки. Helio - Слънце), изпитващи сезонни температурни колебания. Средната му дебелина е около 30 m.

Отдолу има още по-тънък слой, характерна черта на който е постоянна температура, съответстваща на средногодишната температура на мястото за наблюдение. Дълбочината на този слой се увеличава в континентален климат.

Още по-дълбоко в земната кора се откроява геотермален слой, чиято температура се определя от вътрешната топлина на Земята и се увеличава с дълбочина.

Повишаването на температурата се дължи главно на разпадането на радиоактивни елементи, които изграждат скали, предимно радий и уран.

Нарича се повишаването на температурата на скалите с дълбочина геотермален градиент. Той се колебае в доста широки граници - от 0,1 до 0,01 ° C/m - и зависи от състава на скалите, условията на тяхното появяване и редица други фактори. Под океаните температурата се повишава по-бързо с дълбочина, отколкото на континентите. Средно на всеки 100 м дълбочина става по-топло с 3 ° С.

Извиква се реципрочното на геотермалния градиент геотермален етап. Измерва се в m/° С.

Топлината на земната кора е важен енергиен източник.

Част от земната кора, простираща се до дълбочини, достъпни за геоложки форми на изследване недрата на земята. Недрата на Земята изискват специална защита и разумна употреба.