Внутрішня будова Землі й типи земної кори

Людство не може просто так зазирнути вглиб планети. Найглибша шахта сягає лише кількох кілометрів, а найглибша в світі Кольська надглибока свердловина (Росія) досягла 12 262 м — це менше ніж 0,2 % радіуса Землі (6371 км). Тому прямому вивченню доступна лише найверхніша частина земної кори. Усі знання про глибинні шари вчені здобувають непрямими методами.

Сейсмічний метод — головне «вікно» в надра

Землетруси або вибухи створюють пружні хвилі, які поширюються крізь товщу Землі. Є два основних типи сейсмічних хвиль: поздовжні (P-хвилі), що проходять крізь тверді й рідкі середовища, і поперечні (S-хвилі), які поширюються лише в твердих тілах. На межах між оболонками Землі швидкість і напрямок хвиль різко змінюються — це дає змогу визначити глибину залягання меж і фізичний стан речовини. Саме завдяки тому, що поперечні хвилі не проходять крізь зовнішнє ядро, учені зробили висновок, що воно рідке.

Інші джерела інформації

• Лава й вулканічні викиди — магма, що виливається на поверхню, приносить речовину з глибини десятків кілометрів.

• Метеорити — вважають, що їхній хімічний склад близький до складу мантії та ядра Землі.

• Гравітаційні вимірювання — локальні зміни сили тяжіння вказують на густину порід у надрах.

• Магнітні вимірювання — магнітне поле Землі дає інформацію про рухи в зовнішньому ядрі.

Температура в надрах Землі

З глибиною температура зростає. У верхній частині земної кори цей приріст становить у середньому приблизно 3 °C на кожні 100 м (тобто на 1 км — близько 30 °C). Наприклад, на дні шахти завглибшки 1 км породи будуть приблизно на 30 °C гарячішими, ніж на поверхні. Однак це правило діє лише для верхньої частини кори — далі темп приросту сповільнюється. У центрі Землі температура сягає приблизно 5000–6000 °C — майже як на поверхні Сонця.

Запам'ятай: геотермічний градієнт ≈ 3 °C на 100 м — це середня величина для верхньої частини кори. Не перенось її на всю глибину Землі!

Ядро Землі — найглибша й найзагадковіша її частина. Воно займає центральну частину планети від глибини приблизно 2900 км до самого центру (6371 км). Ядро поділяють на дві частини: зовнішнє рідке (від ≈ 2900 км до ≈ 5150 км) і внутрішнє тверде (глибше ≈ 5150 км). Склад ядра — переважно залізо й нікель, з невеликими домішками інших елементів.

Зовнішнє ядро — джерело магнітного поля

Зовнішнє ядро перебуває в рідкому стані. Інтенсивна конвекція (перемішування) розплавленого заліза в зовнішньому ядрі створює магнітне поле Землі — так зване геомагнітне поле. Саме воно захищає все живе на поверхні від шкідливого космічного випромінювання й утворює полярні сяйва. Внутрішнє ядро, попри температуру понад 5000 °C, залишається твердим через величезний тиск (понад 3 млн атмосфер).

Мантія — найбільша оболонка Землі

Мантія простягається від підошви земної кори до глибини ≈ 2900 км. Вона становить близько 83 % об'єму Землі й приблизно 67 % її маси. Мантію поділяють на верхню (до глибини ≈ 670 км) і нижню (до ≈ 2900 км). Межа між земною корою й мантією називається поверхнею Мохоровичича (скорочено — Мохо). На цій межі різко зростає швидкість сейсмічних хвиль, що свідчить про зміну густини й складу порід.

Астеносфера — пластичний прошарок

Астеносфера — це частково розплавлений пластичний шар у верхній частині мантії, приблизно на глибині 100–250 км. Під океанами вона залягає ближче до поверхні (іноді на глибині 50–70 км), під материками — глибше. Астеносфера відіграє ключову роль у геологічних процесах: по ній, як по гігантській «ковзанці», повільно рухаються літосферні плити. Крім того, у верхній частині астеносфери зароджується магма, яка потім виривається на поверхню під час вулканічних вивержень.

Схема внутрішньої будови Землі

Земна кора — це найтонша зовнішня тверда оболонка Землі. Її товщина коливається від 5 км (під океанами) до 70–80 км (під високими горами). Вона становить менше ніж 1 % об'єму Землі, але саме в ній утворюються гірські породи, корисні копалини й формується рельєф, який ми бачимо на поверхні.

Літосфера — більше, ніж просто кора

Літосфера — це земна кора разом із верхньою твердою частиною мантії, що лежить над астеносферою. Товщина літосфери сягає 100–250 км. Вона поділена глибокими розломами на окремі літосферні плити, які повільно рухаються по пластичній астеносфері (детальніше про рух плит — в окремому юніті).

Пастка! Літосфера ≠ земна кора. Земна кора — лише верхня частина літосфери. Літосфера товща, бо включає ще й частину мантії. Не плутай ці поняття.

Земна кора є середовищем, де утворюються гірські породи (магматичні, осадові, метаморфічні) і родовища корисних копалин. Вона — основа рельєфу: на ній розташовані рівнини, гори, дно океанів. Саме в земній корі людина веде видобуток нафти, газу, вугілля, руд металів.

Співвідношення понять

Земна кора неоднорідна. За будовою, товщиною й положенням її поділяють на два основних типи: материкову (континентальну) й океанічну. Існує також перехідна кора, яка поєднує риси обох типів.

Материкова кора

Материкова кора розташована під материками та їхнім підводним продовженням — шельфом. Її товщина становить 35–40 км під рівнинами й досягає 70–80 км під найвищими гірськими системами, такими як Гімалаї чи Анди. Материкова кора складається з трьох шарів:

• Осадовий шар — найверхніший, складається з осадових гірських порід (пісковики, вапняки, глини). Його товщина може сягати 10–15 км.

• Гранітний шар — складений переважно гранітами та метаморфічними породами. Це характерна риса материкової кори, якої немає в океанічній.

• Базальтовий шар — нижній, складений базальтами й іншими основними магматичними породами.

Океанічна кора

Океанічна кора залягає під ложем океанів. Вона значно тонша — лише 5–10 км. Океанічна кора складається лише з двох шарів:

• Тонкий осадовий шар — потужністю від кількох метрів до 1–2 км.

• Базальтовий шар — основний, складений базальтами.

Гранітного шару в океанічній корі немає. Крім того, океанічна кора значно молодша за материкову: найдавніші ділянки океанічної кори мають вік до 200 млн років, тоді як вік материкової кори сягає 4 млрд років.

Перехідна кора

На окраїнах материків, у зонах острівних дуг (наприклад, Японські острови, Курили) і на шельфі трапляється перехідна кора, яка поєднує риси материкової й океанічної. Її товщина займає проміжне значення.

Порівняльна таблиця типів земної кори

Як читати схему розрізу

На схематичному розрізі земної кори звертай увагу на два ключові моменти. По-перше, оціни товщину: товстий блок (35–80 км) — материкова кора, тонкий (5–10 км) — океанічна. По-друге, подивися на шари: якщо між осадовим і базальтовим шарами є проміжний гранітний шар — це материкова кора. Якщо гранітного шару немає — це океанічна кора.

Приклад 1. Визначення типу земної кори за схемою розрізу

На схематичному розрізі зображено дві ділянки земної кори. Ділянка А має товщину 8 км і складається з двох шарів: тонкого осадового й базальтового. Ділянка Б має товщину 45 км і складається з трьох шарів: осадового, гранітного й базальтового. Який тип земної кори зображено на ділянці Б?

Крок 1. Оцінюємо товщину: 45 км — це характерно для материкової кори (35–80 км). Крок 2. Дивимося на шари: наявність гранітного шару — визначальна ознака материкової кори. Відповідь: материкова (континентальна) кора.

Чому інші варіанти неправильні: «обидві ділянки океанічні» — ділянка Б завтовшки 45 км, океанічна кора не буває такою товстою; «ділянка Б — тонка материкова» — 45 км не є тонкою для материкової кори; «гранітний шар є лише під океаном» — навпаки, гранітний шар відсутній в океанічній корі.

Приклад 2. Що входить до літосфери

Які шари Землі утворюють літосферу?

Літосфера — це земна кора разом із верхньою твердою частиною мантії, що лежить над астеносферою. Тобто до літосфери входять: земна кора (вся) і верхня частина мантії (тверда, над астеносферою). Відповідь: земна кора й верхня частина мантії.

Чому інші варіанти неправильні: «лише земна кора» — літосфера ширша за земну кору; «земна кора й астеносфера» — астеносфера пластична й не входить до літосфери, вона під літосферою; «мантія й ядро» — літосфера не включає ядро й більшу частину мантії.

Приклад 3. Розрахунок температури з глибиною

У шахті на глибині 800 м температура гірських порід на скільки градусів вища, ніж біля поверхні, якщо геотермічний градієнт становить приблизно 3 °C на 100 м?

Крок 1. Визначаємо, скільки разів по 100 м уміщається в 800 м: 800 : 100 = 8. Крок 2. Множимо на градієнт: 8 × 3 °C = 24 °C. Відповідь: приблизно на 24 °C.

Чому інші варіанти неправильні: «2,4 °C» — помилка в діленні (800 : 1000 = 0,8; 0,8 × 3 = 2,4); «8 °C» — учень поділив 800 на 100, але не помножив на 3; «240 °C» — помилка в множенні (8 × 30 = 240, але градієнт 3 °C на 100 м, а не 30 °C).

Приклад 4. Який шар Землі рідкий

Який із шарів Землі перебуває в рідкому стані?

Зовнішнє ядро (від ≈ 2900 км до ≈ 5150 км) перебуває в рідкому стані. Це доведено сейсмічним методом: поперечні хвилі не проходять крізь нього. Відповідь: зовнішнє ядро.

Чому інші варіанти неправильні: «внутрішнє ядро» — воно тверде через величезний тиск; «земна кора» — тверда; «уся мантія» — мантія переважно тверда, пластичною є лише астеносфера (її верхня частина).

• Ототожнювати літосферу з земною корою. Насправді літосфера включає ще й верхню тверду частину мантії, тому вона товща (100–250 км проти 5–80 км).

• Вважати, що під океанами кора товща, бо над нею шар води. Навпаки: океанічна кора тонша (5–10 км), а товста материкова кора (35–80 км) лежить під материками.

• Приписувати гранітний шар океанічній корі. Гранітний шар — характерна риса лише материкової кори; в океанічній корі його немає.

• Вважати мантію рідкою. Мантія переважно тверда; пластичною (частково розплавленою) є лише астеносфера — тонкий шар у верхній мантії.

• Плутати тверде внутрішнє й рідке зовнішнє ядро. Внутрішнє ядро тверде через величезний тиск, зовнішнє — рідке.

• Переносити приріст ≈ 3 °C на 100 м на всю глибину до центру Землі. Це правило діє лише для верхньої частини земної кори; на більших глибинах градієнт сповільнюється.

Тема «Внутрішня будова Землі й типи земної кори» входить до теми 1.4 «Літосфера та рельєф» програми НМТ з географії. На іспиті перевіряють знання внутрішньої будови Землі, понять «земна кора» й «літосфера», будови та типів земної кори.

Форма завдання — вибір однієї відповіді з чотирьох (завдання 1–20 тестового зошита). Кожне таке завдання оцінюється в 1 бал. Стимулом може бути схематичний розріз земної кори, на якому потрібно визначити тип кори за товщиною та набором шарів.

У демоваріанті НМТ 2026 року тема 1.4 є суміжною в завданнях 6 і 8: завдання 6 — тектонічна карта материка, завдання 8 — карта з профілем поверхні. Обидва — вибір однієї відповіді, по 1 балу.

Стратегія виконання

Якщо в завданні подано схему розрізу, спершу знайди масштаб глибин і підписи шарів. Потім порівняй товщину ділянок: товстий блок (понад 30 км) із гранітним шаром — материкова кора; тонкий блок (до 10 км) без гранітного шару — океанічна. Якщо запитують про літосферу, пам'ятай: це земна кора + верхня частина мантії.

• Внутрішня будова Землі (від центру назовні): внутрішнє ядро (тверде, глибше ≈ 5150 км), зовнішнє ядро (рідке, ≈ 2900–5150 км), мантія (до ≈ 2900 км), земна кора (5–80 км).

• Літосфера = земна кора + верхня тверда частина мантії. Під нею залягає пластична астеносфера, по якій рухаються літосферні плити.

• Материкова кора: товщина 35–80 км, три шари (осадовий, гранітний, базальтовий). Океанічна кора: товщина 5–10 км, два шари (осадовий, базальтовий), гранітного шару немає.

• Надра Землі вивчають переважно сейсмічним методом. Найглибша свердловина — Кольська надглибока (12 262 м) — менше 0,2 % радіуса Землі.

• У верхній частині земної кори температура зростає приблизно на 3 °C на кожні 100 м глибини. У центрі Землі температура сягає 5000–6000 °C.