Твердые оболочки Земли: земная кора, мантия, ядро.
Земная кора представляет собой верхнюю твердую оболочку Земли и имеет сложный рельеф. В рельефе суши различают горные системы, плос-когорья и равнины, а также подчиненные им формы. О рельефе океанского дна мы уже говорили выше.
Толщина земной коры колеблется в широких пределах – от 5 до 15 км под океанами и от 20 до 70 км под континентами. Верхняя часть земной коры в пределах глубин, достигнутых бурением, доступна для непосредственного изучения. Поэтому нам более или менее достоверно известен состав веще-ства верхней части коры до глубин 10-12 км (максимальная глубина, достиг-нутая бурением, составляет немногим более 14 км (скв.Вредефорд в Южной Африке); российская сверхглубокая скважина СГ-3 на Кольском п-ве достиг-ла глубины 12, 2 км). О более глубоких горизонтах земной коры и подсти-лающих ее геосфер, недоступных для непосредственного изучения, прихо-дится судить по косвенным геофизическим данным. Однако, следует заме-тить, что в результате тектонических перемещений блоков земной коры ино-гда на поверхность Земли или в разрезы глубоких скважин попадают облом-ки пород из нижних частей коры или из верхней мантии (ксенолиты), поэтому их изучение позволяет судить о составе этих геосфер.
В составе вещества земной коры выявлено 89 из 105 элементов пе-риодической системы Менделеева. Химические элементы земной коры обра-зуют природные химические соединения – минералы, а те, в свою очередь, путем химического или чаще механического соединения – горные породы.
На основании многочисленных химических анализов минералов и гор-ных пород, слагающих верхнюю часть земной коры, А.Б.Роновым и А.И.Ярошевским было вычислено среднее содержание каждого химического элемента, или кларк каждого элемента. Наибольшие кларки имеют следую-щие элементы (в %%): О2 – 47; Si – 29,5; Al – 8,05; Fe – 4,65; Ca – 2,96; Na – 2,50; K – 2,50; Mg – 1,87; прочие – 0,93. Вычислены также кларки для всех ос-тальных оболочек Земли, для Солнца, Луны.
Поскольку кислород, кремний и алюминий составляют подавляющую часть земной коры, они входят в состав всех наиболее распространенных природных соединений.
По физическим свойствам и геофизическим характеристикам (скорости прохождения сейсмических волн, плотности, магнитной восприимчивости, теплопроводности, электропроводности и др.) земную кору принято разде-лять, как минимум, на три слоя: осадочный, гранитно-метаморфический и ба-зальтовый (рис.10). Присутствие гранитно-метаморфического слоя – это при-знак континентальной земной коры – в океанической коре этот слой отсутст-вует. Разделение на слои с таким названием не означает, что породы дейст-вительно имеют состав гранитов или базальтов. Это только значит, что по сейсмическим характеристикам, т.е. по скоростям прохождения сейсмических волн через этот слой они сходны с соответствующими породами. Например, у многих метаморфических пород, относимых к гранитно-метаморфическому слою (амфиболитовых, хлоритовых сланцев, мраморов и др.), скорость про-хождения сейсмических волн такая же, как у гранитов. Мощность гранитно-метаморфического слоя под континентами составляет от 10 до 40 км. Мощ-ность базальтового слоя под континентами изменяется от 30 до 40 км, а под океанами – от 3 до 15 км. Плотность пород “гранитного” слоя составляет 2400-2600 кг/м3, базальтового – 2,8-3,3 кг/м3, вещества мантии, состоящего из ультрабазитовых пород (с пониженным содержанием SiO2), – 3,4 кг/м3.
Земная кора – это продукт дифференциации вещества мантии, т.е. разделения этого вещества по плотности. Более легкоплавкое и менее плот-ное вещество, в соответствии с законом Архимеда, всплывало сквозь толщу мантии, иногда диффундируя по межмолекулярным промежуткам, а иногда проходя по трещинам, образовавшимся между отдельными блоками. Если первый способ дифференциации происходил очень медленно (скорость диффузии можно оценить величинами 10-8-10-9 см/с, то скорость массообме-на по трещинам на два порядка выше – 10-6-10-7 см/с.
Образование земной коры продолжается и в настоящее время. Так, океаническая кора формируется в рифтовых и разломных зонах срединно-океанических хребтов, а континентальная – в зонах перехода от океана к кон-тиненту: островные дуги по периферии океанов – это фрагменты сформиро-вавшейся континентальной земной коры. Не следует думать, что вся конти-нентальная кора находится ниже уровня Мирового океана. Так, вся шельфо-вая зона и верхняя часть континентального склона – это материк, прослежи-вающийся под уровнем моря. Имеются также участки, или фрагменты конти-нентальной коры, находящиеся на океаническом ложе. Среди таких можно упомянуть возвышенность Ямато в центре Японского моря, Плато Манихики в юго-западной части Тихого океана и др.
Границу между земной корой и мантией условно решили выделять на глубине, где происходит скачкообразное изменение скорости сейсмических волн. Впервые эту границу выделил югославский геофизик А.Мохоровичич. В его честь она и названа (сокращенное название – граница Мохо или М).
Мантия простирается от границы Мохо до глубины 2900 км, где также по скачку сейсмических скоростей устанавливается ее граница с внешним ядром.
Сейсмические методы изучения мантии выявили ее неоднородность и позволили выделить в ее пределах три слоя.
a) верхняя мантия протягивается на глубину до 400 км и носит назва-ние слоя Гутенберга. В пределах этого слоя, в интервале глубин от 100-120 до 350-400 км под континентами и на глубине от 50-60 до 400 км под океана-ми, скорость продольных сейсмических волн не возрастает, а скорость попе-речных волн – даже падает. Это может указывать на уменьшение вязкости вещества, и, возможно, на его частично расплавленное состояние. Эта зона внутри верхней мантии получила название астеносфера (“ослабленная сфера”), в отличие от верхней твердой литосферы. В астеносферном слое располагаются первичные очаги вулканизма и проявляются процессы, при-водящие к тектоническим движениям в земной коре. Поэтому для мониторин-га и прогноза вулканических и сейсмических проявлений важно знать глубину астеносферы и ее соотношение с вышележащей литосферой.
b) средняя мантия охватывает глубины Земли от 400 до 900 км. В этом слое скорости прохождения сейсмических волн резко возрастают (с 8,5 км/с до 11,2 км/с), что указывает на значительное увеличение плотности и вязко-сти вещества. Этот слой назван слоем Голицына.
c) нижняя мантия располагается на глубинах от 670 до 2900 км; здесь скорости сейсмических волн с глубиной возрастают медленно, но тем не ме-нее достигают здесь максимальных для нашей планеты значений: продоль-ная скорость увеличивается до 13,6 км/с, а поперечная – до 7,3 км/с. Полага-ют, что относительно равномерное нарастание скорости с глубиной связано только с ростом давления и свидетельствует об относительно однородном строении нижней мантии. В низах этого слоя, на глубине 2700-2900 км выде-ляется переходная оболочка, отличающаяся по свойствам от всей остальной нижней мантии. Здесь отмечается некоторое снижение скорости продольных волн, что, вероятно, связано с переходом к внешнему ядру.
Центральная геосфера Земли, ее ядро занимает около 17% ее объема и составляет 34% ее массы. Такое соотношение долей объема и массы обу-словлено резкими различиями физических параметров ядра и мантии. В ча-стности, на внешней границе ядра, приуроченной к поверхности Вихерта-Гутенберга (раздел между нижней мантией и внешним ядром), происходит скачкообразное снижение скорости распространения продольных волн от 13,6 до 8,1 км/с и полное затухание поперечных сейсмических волн. Это оп-ределяет специфику прохождения ядра продольными волнами, испытываю-щими внутри него отклонение к центру Земли. В интервале эпицентральных расстояний 103-143о образуется, таким образом, область “сейсмической те-ни”, т.е. в этой зоне, располагающейся на противоположной землетрясению стороне планеты, не могут быть зарегистрированы продольные сейсмические волны из-за отклонения в очень плотном веществе ядра.
В разрезе ядра выделяются две границы – на глубинах 4980 и 5120 км, в связи с чем оно подразделяется на три элемента: внешнее ядро, переход-ное ядро и субъядро. Внешнее ядро обладает феноменальной особенностью скоростной характеристики – не пропускает поперечных сейсмических волн. Это свидетельствует об отсутствии здесь упругого сопротивления сдвигу. Тными словами, вещество, слагающее внешнее ядро, по отношению к сейс-мическим волнам ведет себя как жидкость. По-видимому, вещество при таких давлениях и температурах не может находиться в жидком состоянии в обыч-ном понимании этого термина, но обладает некоторыми ее свойствами. Субъядро скорее всего находится в твердом состоянии, а переходное ядро является двухфазной смесью.
Поверхностный твёрдый слой Земли называют земной корой. Большая его часть (около 70%) покрыта водой. Тянется земная кора вглубь планеты на 10-70 километров. Более тонкий слой коры находится под океанами и другими крупными водоёмами, а более толстый слой – под складчатыми поясами. Ниже поверхностной оболочки планеты расположен другой, довольно горячий земной слой – мантия.
Строение земной коры
Твёрдая оболочка Земли бывает двух типов: океанической (находится под океанами) и континентальной. Океаническая кора гораздо тоньше, а потому, несмотря на то, что занимает большую площадь, по массе в 4 раза уступает континентальной коре. Состоит данный слой планеты, преимущественно, из базальтов. Особенно если речь идёт о той её части, что расположена под океанами. А вот строение континентальной коры немного сложнее, ведь содержит она целых 3 слоя: базальтовый, гранитный (состоит из гранитов и гнейсов) и осадочный (различные осадочные породы). К слову, осадочный слой может содержаться и в океанической коре, но там его присутствие минимально.
Стоит понимать, что так выглядит строение земной коры в целом, но бывают участки, где наружу выходит базальтовый слой, или, наоборот, базальтовый слой отсутствует, а кора представлена лишь гранитным слоем.
Состав земной коры
Благодаря тому, что состав данного слоя Земли является довольно однородным, он представлен относительно малым количеством химических элементов. Основным является кислород, на него приходится примерно половина массы поверхностного слоя. Вторым по значимости является кремний (четверть массы). Ну а в состав оставшейся четверти входят алюминий, натрий, железо, калий, кальций, водород, магний и незначительное количество других элементов.
Несмотря на относительную однородность земной коры, встречаются места, в которых содержание определённых элементов значительно превосходит норму. Случается так из-за малоизученных процессов, происходящих в глубинах Земли. Такие скопления элементов называются месторождениями полезных ископаемых. Их человек научился добывать и использовать в своих нуждах.
Движение земной коры
Земная кора постоянно находится в движении. Точнее, движутся тектонические плиты, являющиеся сегментами коры. Но мы это, конечно, не можем ощутить, поскольку скорость их перемещения крайне мала. Но, тем не менее, значимость этого процесса для поверхности планеты очень важна, ведь это один из факторов, влияющих на рельеф Земли. Так, где плиты сходятся друг к другу, образуются возвышенности, горы, а иногда и цепи гор. А в тех местах, где плиты расходятся, образуются впадины. Похожие статьи: Землетрясения
Землетрясения являются серьёзной проблемой человечества, ведь они порою разрушают дороги, здания, и уносят тысячи жизней. Ядро планеты
В центре нашей планеты находится ядро. Оно обладает высокой плотностью и температурой, сравнимой с температурой поверхности Солнца.
Земная кора, состоящая из магматических, метаморфических и осадочных горных пород, на материках и под океанами имеет разную толщину и строение.
В континентальной земной коре принято выделять три слоя. Верхний — осадочный, в котором преобладают осадочные породы. Два нижних слоя условно называют гранитным и базальтовым. Гранитный слой состоит преимущественно из гранита и метаморфических горных пород. Базальтовый слой — из более плотных пород, сравнимых по плотности с базальтами. Океаническая кора двухслойная. В ней верхний слой — осадочный — имеет небольшую мощность, нижний слой — базальтовый — состоит из горных пород базальтов, а гранитный слой отсутствует.
Мощность континентальной коры под равнинами составляет 30 50 километров, под горами — до 75 километров. Океаническая кора намного тоньше, её мощность от 5 до 10 километров.
Кора есть на других планетах земной группы, на Луне и на многих спутниках планет-гигантов Солнечной системы. Но только Земля обладает корой двух типов: континентальной и океанической. На других планетах в большинстве случаев она состоит из базальтов.
Литосфера
Каменная оболочка Земли, включающая земную кору и верхнюю часть мантии, называется литосферой. Под ней находится разогретый пластичный слой мантии. Литосфера как бы плавает по этому слою. Мощность литосферы в разных областях Земли изменяется от 20 до 200 километров и более. В целом под континентами она толще, чем под океанами.
Учёные установили, что литосфера не монолитна, а состоит из литосферных плит. Они отделены друг от друга глубокими разломами. Выделяют семь очень крупных и несколько более мелких литосферных плит, которые постоянно, но медленно перемещаются по пластичному слою мантии. Средняя скорость их движения около 5 сантиметров в год. Некоторые плиты полностью океанические, но большинство имеют разные типы земной коры.
Литосферные плиты движутся относительно друг друга в разных направлениях: или отодвигаются, или, наоборот, сближаются и сталкиваются. В составе литосферных плит перемещается и их верхний «этаж» — земная кора. Благодаря движению литосферных плит меняется расположение на поверхности Земли материков и океанов. Материки то сталкиваются между собой, то отодвигаются друг от друга на тысячи километров.
Учебник для 6 класса
География Землеведение
§ 22. Человек и земная кора Вспомните
Чем опасны для человека землетрясения и извержения вулканов? Почему эти опасные явления бывают чаще всего в горах? Какие полезные ископаемые вы знаете? Приведите примеры твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых. Как земная кора воздействует на человека. Земная кора — это каменная основа, которая необходима для существования человека. Люди расселяются и хозяйствуют, приспосабливаясь к рельефу. На равнинах проще строить здания и дороги, вести сельское хозяйство, поэтому 8/10 всего населения планеты обитает на равнинах. Только 1% человечества живет в горах выше 2000 м над уровнем моря.
В горах часто наблюдаются грозные и разрушительные природные явления, осложняющие жизнь человека. Это не только землетрясения и извержения вулканов, о которых вы уже знаете, но и обвалы, оползни (рис. 75, 76). Рис. 75. Обвал
Обвал — это отрыв от обрывистых склонов и обрушение вниз огромных масс горных пород.
Причины обвалов и оползней могут быть как природными (землетрясения, размыв склонов), так и антропогенными (постройка тяжелых зданий, прокладка дорог, уничтожение растительности на склонах). Обвалы и оползни происходят внезапно и часто приводят к большим разрушениям и гибели людей.
Горные обвалы нередко запруживают реки, которые разливаются и образуют озера. Так в горах Памира образовалось Сарез-ское озеро, а на Кавказе — озеро Рица.
Из-за сложного рельефа, сурового климата и опасных природных явлений города и промышленные предприятия в горах располагаются на высотах до 1500 м над уровнем моря. Выше люди занимаются только сельским хозяйством и добычей полезных ископаемых. Живописные участки высоких гор используются для альпинизма и горнолыжного спорта. Рис. 76. Оползень
Оползень — это сползание горных пород вниз по склонам. Как человек вмешивается в жизнь земной коры. Человеческая деятельность все активнее влияет на земную кору. Самое большое воздействие оказывает добыча полезных ископаемых. Как и любые горные породы, полезные ископаемые бывают осадочными, магматическими и метаморфическими. Скопления полезных ископаемых в земной коре образуют месторождения. Месторождения осадочных полезных ископаемых (уголь, нефть, газ, соли) приурочены к равнинам. Магматические полезные ископаемые, например руды цветных металлов, образуются чаще всего в горах. Рис. 77. Добыча нефти и газа
Полезные ископаемые извлекают из недр разными способами. Нефть и газ добывают через скважины (рис. 77), твердые полезные ископаемые — в шахтах (рис. 78). Для добычи многих полезных ископаемых устраивают открытые карьеры. Но добыча в них возможна только там, где полезные ископаемые залегают не очень глубоко от поверхности.
Открытые карьеры, шахты и подземные сооружения создают большие пустоты. Они нарушают равновесие земной коры и вызывают опускания и обрушения земной поверхности. Опускания земной коры происходят и под разрастающимися городами, особенно крупными. Постройки в городах вдавливают поверхность земли. Скорость искусственных опусканий соизмерима со скоростью природных вертикальных движений земной коры и даже превышает ее. Так, отдельные участки Токио (Япония) опускаются на 20 см в год, а Мехико (Мексика) — даже на 30 см. Рис. 78. Добыча полезных ископаемых в шахте
Шахта очень дорогое сооружение. Работать людям под землей трудно.
Крупные плотины и водохранилища, создаваемые при строительстве гидроэлектростанций, также оказывают на поверхность огромное давление. Из-за этих нагрузок увеличивается подвижность земных слоев и возникают искусственные землетрясения. Они отмечены во многих странах — Италии, Франции, России.
При добыче полезных ископаемых и строительных работах из недр Земли извлекается огромная масса горных пород — по 20 т на каждого жителя планеты в год. После переработки полезных ископаемых ненужную породу ссыпают на поверхность. Так образуются искусственные горы — отвалы и терриконы (рис. 79). Они уродуют поверхность и загрязняют окружающую местность. Рис. 79. Образование отвалов и терриконов
Ветер поднимает над отвалами и терриконами пыль. В состав этой пыли иногда входят ядовитые вещества. Люди, живущие поблизости, часто страдают хроническими заболеваниями.
Чтобы уменьшить ущерб, наносимый природе, извлекаемые из глубин породы должны находить применение. Перерабатывать отходы намного выгоднее, чем складывать их в отвалы. Породы из отвалов служат строительным материалом, ими засыпают овраги и карьеры.
По своим масштабам воздействие человека на земную кору уже сопоставимо с природными процессами. Для предотвращения неблагоприятных последствий хозяйственной деятельности земную кору нужно охранять так же, как и другие природные объекты. Вопросы и задания
Приведите примеры разрушительных, неблагоприятных для человека природных явлений в земной коре.
Какими способами добывают из земной коры полезные ископаемые? Наносит ли это вред окружающей среде?
Можно ли человеческую деятельность считать геологической силой?
Какие виды хозяйственных работ, воздействующих на земную кору, производятся в вашей местности? Итоговые вопросы и задания
Каково внутреннее строение Земли? Что такое земная кора?
Из чего состоит земная кора? Как образуются магматические, осадочные и метаморфические горные породы?
Начертите в тетради и заполните таблицу. Таблица 2
Какие горные породы встречаются в вашей местности?
Как связаны горные породы разного происхождения между собой? Правильно ли утверждение, что в земной коре происходит круговорот горных пород?
Изобразите в тетради строение литосферы с двумя типами земной коры. Каковы соотношения между этими каменными оболочками?
Начертите в тетради и заполните таблицу. Таблица 3
Внутренними или внешними силами создаются наиболее крупные формы рельефа?
Как вы думаете, какие силы — внутренние или внешние — начали действовать на Земле раньше? Какую роль в формировании рельефа играют внутренние силы, а какую — внешние? Сделайте вывод о причинах разнообразия рельефа Земли.
Где на Земле наиболее часты извержения вулканов и землетрясения? Объясните причины совпадения районов их распространения.
Пользуясь картами атласа и собственными наблюдениями, составьте характеристику равнины (или гор), где расположена ваша местность.
План характеристики
Название формы рельефа.
Географическое положение:
в какой части страны находится;
с какими другими крупнейшими формами граничит;
как расположена относительно морей и крупных рек;
между какими меридианами и параллелями находится;
в каком направлении протягивается и на какое расстояние (на сколько километров).
Главные свойства:
какую имеет абсолютную высоту и к какой группе по высоте относится;
в каком направлении понижается (повышается);
самая высокая (низкая) точка поверхности, ее название и географические координаты.
Особенности хозяйственного использования: наличие поселений, дорог, полезных ископаемых.
Нарушения поверхности, вызванные деятельностью человека.
Нарисуйте схематический разрез рельефа дна любого океана по вашему выбору. На разрезе изобразите основные формы рельефа и подпишите названия тех из них, которые обозначены на карте полушарий.
Расскажите о явлениях, возникающих в земной коре и на ее поверхности под воздействием человеческой деятельности.
Содержание:
Введение…………………………………………………………………………..2
1. Строение Земли ……………………………………………………………….3
2. Состав земной коры……………………………………………………………5
3.1. Состояние Земли …………………………………………………………….7
3.2.Состояние земной коры………………………………………………………8
Список используемой литературы………………………….…………………10 Введение
Земная кора — внешняя твёрдая оболочка Земли (геосфера). Ниже коры находится мантия, которая отличается составом и физическими свойствами — она более плотная, содержит в основном тугоплавкие элементы. Разделяет кору и мантию граница Мохоровичича, или сокращённо Мохо, на которой происходит резкое увеличение скоростей сейсмических волн. С внешней стороны большая часть коры покрыта гидросферой, а меньшая находится под воздействием атмосферы.
Кора есть на большинстве планет земной группы, Луне и многих спутниках планет-гигантов. В большинстве случаев она состоит из базальтов. Земля уникальна тем, что обладает корой двух типов: континентальной и океанической. 1. Строение Земли
Большую часть поверхности Земли (до 71%) занимает Мировой океан. Средняя глубина Мирового океана — 3900 м. Существование осадочных пород, возраст которых превосходит 3,5 млрд. лет, служит доказательством существования на Земле обширных водоемов уже в ту далекую пору. На современных континентах более распространены равнины, главным образом низменные, а горы — в особенности высокие — занимают незначительную часть поверхности планеты, так же как и глубоководные впадины на дне океанов. Форма Земли, как известно близкая к шарообразной, при более детальных измерениях оказывается очень сложной, даже если обрисовать ее ровной поверхностью океана (не искаженной приливами, ветрами, течениями) и условным продолжением этой поверхности под континенты. Неровности поддерживаются неравномерным распределением массы в недрах Земли.
Одна из особенностей Земли — ее магнитное поле, благодаря которому мы можем пользоваться компасом. Магнитный полюс Земли, к которому притягивается северный конец стрелки компаса, не совпадает с Северным географическим полюсом. Под действием солнечного ветра магнитное поле Земли искажается и приобретает «шлейф» в направлении от Солнца, который простирается на сотни тысяч километров.
О внутреннем строении Земли, прежде всего, судят по особенностям прохождения сквозь различные слои Земли механических колебаний, возникающих при землетрясениях или взрывах. Ценные сведения дают также измерения величины теплового потока, выходящего из недр, результаты определений общей массы, момента инерции и полярного сжатия нашей планеты. Масса Земли найдена из экспериментальных измерений физической постоянной тяготения и ускорения силы тяжести. Для массы Земли получено значение 5,967 1024 кг. На основе целого комплекса научных исследований была построена модель внутреннего строения Земли.
Твердая оболочка Земли — литосфера. Ее можно сравнить со скорлупой, охватывающей всю поверхность Земли. Но эта «скорлупа» как бы растрескалась на части и состоит из нескольких крупных литосферных плит, медленно перемещающихся одна относительно другой. По их границам концентрируется подавляющее число землетрясений. Верхний слой литосферы — это земная кора, минералы которой состоят преимущественно из оксидов кремния и алюминия, оксидов железа и щелочных металлов. Земная кора имеет неравномерную толщину: 35-65 км на континентах и 6-8 км под дном океана. Верхний слой земной коры состоит из осадочных пород, нижний из базальтов. Между ними находится слой гранитов, характерный только для континентальной коры. Под корой расположена так называемая мантия, имеющая иной химический состав и большую плотность. Граница между корой и мантией называется поверхностью Мохоровича. В ней скачкообразно увеличивается скорость распространения сейсмических волн. На глубине 120-250 км под материками и 60-400 км под океанами залегает слой мантии, называемый астеносферой. Здесь вещество находится в близком к плавлению состоянии, вязкость его сильно понижена. Все литосферные плиты как бы плавают в полужидкой астеносфере, как льдины в воде. Более толстые участки земной коры, а так же участки, состоящие из менее плотных пород, поднимаются по отношению к другим участкам коры. В то же время дополнительная нагрузка на участок коры, например, вследствие накопления толстого слоя материковых льдов, как это происходит в Антарктиде, приводит к постепенному погружению участка. Такое явление называется изостатическим выравнивание. Ниже астеносферы, начиная с глубины около 410 км «упаковка» атомов в кристаллах минералов уплотнена под влиянием большого давления. Резкий переход обнаружен сейсмическими методами исследований на глубине около 2920 км. Здесь начинается земное ядро, или, точнее говоря, внешнее ядро, так как в его центре находится еще одно — внутреннее ядро, радиус которого 1250 км. Внешнее ядро, очевидно, находится в жидком состоянии, поскольку поперечные волны, не распространяющиеся в жидкости, через него не проходят. С существованием жидкого внешнего ядра связывают происхождение магнитного поля Земли. Внутреннее ядро, по-видимому, твердое. У нижней границы мантии давление достигает 130 ГПа, температура там не выше 5000 К. В центре Земли температура, возможно, поднимается выше 10 000 К. 2. Состав земной коря
Земная кора состоит из нескольких слоев, толщина и строение которых различны в пределах океанов и материков. В связи с этим выделяют океанический, материковый и промежуточный типы земной коры, которые будут описаны дальше.
По составу в земной коре выделяют обычно три слоя – осадочный, гранитный и базальтовый.
Осадочный слой сложен осадочными горными породами, являющимися продуктом разрушения и переотложения материала нижних слоев. Этот слой хотя и покрывает всю поверхность Земли, но местами настолько тонок, что практически можно говорить о его прерывистости. В то же время иногда он достигает мощности в несколько километров.
Гранитный слой сложен в основном магматическими породами, образовавшимися в результате застывания расплавленной магмы, среди которых преобладают разности, богатые кремнеземом (кислые породы). Этот слой, достигающий на материках мощности 15-20 км, под океанами сильно сокращается и даже может совсем отсутствовать.
Базальтовый слой также слагается магматическим веществом, но более бедным кремнеземом (основными породами) и обладающим большим удельным весом. Этот слой развит в основании земной коры во всех областях земного шара.
Материковый тип земной коры характеризуется присутствием всех трех слоев и является значительно более мощным, чем океанический.
Земная кора представляет собой основной объект изучения геологии. Земная кора состоит из весьма разнообразных горных пород, состоящих из не менее разнообразных минералов. При изучении горной породы прежде всего исследуют ее химический и минералогический состав. Однако этого недостаточно для полного познания горной породы. Одинаковый химический и минералогический состав могут иметь породы различного происхождения, а следовательно, и различных условий залегания и распространения.
Под структурой породы понимают размеры, состав и форму слагающих ее минеральных частиц и характер их связи друг с другом. Различают разные типы структур в зависимости от того, сложена ли горная порода из кристаллов или аморфного вещества, какова величина кристаллов (целые кристаллы или обломки их входят в состав породы), какова степень окатанности обломков, совершенно не связанны друг с другом образующие породу минеральные зерна или они спаяны каким-либо цементирующим веществом, непосредственно срослись друг с другом, проросли друг друга и т. д.
Под текстурой понимают взаиморасположение составляющих породу компонентов, или способ заполнения ими пространства, занимаемого горной породой. Примером текстур могут быть: слоистая, когда порода состоит из чередующихся слоев разного состава и структуры, сланцеватая, когда порода легко распадается на тонкие плитки, массивная, пористая, сплошная, пузырчатая и т.д.
Под формой залегания горных пород понимается форма тел, образуемых ими в земной коре. Для одних пород – это пласты, т.е. сравнительно тонкие тела, ограниченные параллельными поверхностями; для других – жилы, штоки и т.п.
В основу классификации горных пород кладется их генезис, т.е. способ происхождения. Выделяют три крупные группы пород: магматические, или изверженные, осадочные и метаморфические.
Магматические породы образуются в процессе застывания силикатных расплавов, находящихся в недрах земной коры под большим давлением. Эти расплавы получили название магмы (от греческого слова «мазь»). В одних случаях магма внедряется в толщу лежащих выше пород и застывает на большей или меньшей глубине, в других – она застывает, излившись на поверхность Земли в виде лавы.
Осадочные породы образуются в результате разрушения на поверхности Земли ранее существовавших пород и последующего отложения и накопления продуктов этого разрушения.
Метаморфические породы представляют собой результат метаморфизма, т.е. преобразования ранее существовавших магматических и осадочных горных пород под влиянием резкого повышения температуры, повышения или изменения характера давления (смены всестороннего давления на ориентированное), а также под влиянием других факторов. 3.1. Состояние Земли
Состояние земли характеризуется температурой, влажностью, физической структурой и химическим составом. Деятельность человека и функционирование растительного и животного мира могут улучшать и ухудшать показатели состояния земли. Основными процессами воздействия на землю являются: безвозвратное изъятие из сельскохозяйственной деятельности; временное изъятие; механическое воздействие; добавка химических и органических элементов; вовлечение в сельскохозяйственную деятельность дополнительных территорий (осушение, орошение, вырубка леса, рекультивация); нагревание; самовозобновление. 3.1. Состояние земной коры
В последние время наблюдается весьма сложная картина распределения полей сжимающих и растягивающих напряжений, выявленная китайским геологом Х.С. Лю (1978 год) и связанная с взаимодействием разных по размерам плит земной коры, что вызывает образование сдвиговых нарушений, при которых края плит скользят друг относительно друга. По расчетам П.Н. Кропоткина, участки земной коры, охваченные растяжением, не превышают 2% общей площади, а вся остальная ее часть находится в состоянии сжатия.
Выявленная усилиями исследователей разных стран в последние десятилетия глобальная картина напряженного состояния земной коры дала очень много для понимания тонуса литосферы, как образно заметили С.И. Шерман и Ю.И. Днепровский (1989 год) [2]. Этот тонус оказывает непосредственное влияние на геологические процессы, происходящие в настоящее время, и прежде всего на сейсмологические, что позволяет ставить вопрос о долгосрочных прогнозах землетрясений.
В чем кроется причина практически повсеместного сжатия, наблюдаемого в земной коре? Одно из возможных объяснений заключается в признании кратковременного уменьшения радиуса Земли, что обеспечивает возникновение эффекта сжатия. Для того чтобы доказать изменение радиуса Земли, необходимы точные данные по вариациям силы тяжести, флуктуациям скорости вращения Земли и чэндлеровским колебаниям полюса. Удовлетворительные данные по этим вопросам в настоящее время недостаточны, и, следовательно, возможность сокращения радиуса Земли пока рассматривается как гипотеза.
Существуют методы выявления не только современных, но и древних полей напряжений, что дает возможность понять многие геологические закономерности, например размещение рудных залежей, почти всегда связанных с участками растяжения (рис. 4). Зная положение таких зон в прошлые эпохи, можно прогнозировать поиски рудных полезных ископаемых. То же касается и сейсмичности. Например, американские геологи М.Д. Зобак и М.Л. Зобак доказали, что палеосейсмические зоны внутри Северо-Американской плиты еще в историческое время были очень активными, хотя сейчас находятся в состоянии покоя. Изменение поля напряжений может вызвать новую активизацию и возобновление землетрясений.
Усилия ученых сейчас направлены на составление специальных карт с показом на них ориентировки осей главных напряжений, кроме того, важно вычленить составляющие разного ранга поля напряжений. Энергичная техногенная деятельность человека: создание огромных водохранилищ, откачка колоссальных объемов газа, нефти, воды из земных недр, разработка глубоких карьеров — все это нарушает естественные поля напряжений и существующее динамическое равновесие в земной коре, особенно ее верхней части. Поэтому необходимо наблюдать за современными полями напряжений, в том числе и точными инструментальными методами. Список используемой литературы
1. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия. – М.: Логос, 2000. – 627 с.
2. Кропоткин П.Н. Тектонические напряжения в земной коре // Геотектоника. 1996. № 2. С. 3-5.
3. Напряженное состояние земной коры: (По измерениям в массивах горных пород). М.: Наука, 1973. 188 с.
4. Жуков М.М, Славин В.И, Дунаева Н.Н. Основы геологии.–М.: Госгеолтехиздат, 1961.
5. Лейялль Ч. Основные начала геологии или новейшие изменения земли и её обитателей.– Пер с англ., ТТ. I II, 1986.
Земная кора наряду с верхней частью мантии – главные составляющие литосферы (твердой оболочки Земли). Земная кора отличается большими неровностями на суше, и в некоторых местах ее толщина может достигать семидесяти километров. Речь идет прежде всего о горных массивах. Ученые рассчитывают толщину, исходя из скорости распространения сейсмических волн.
Различие в строении земной коры оказало непосредственное влияние на формирование материков, их существование и взаимное расположение. Исследователи уверены, что несколько миллионов лет назад наша планета выглядела совершенно по-другому, и движение литосферных плит постепенно сформировало нынешнее расположение материков. Впервые научную теорию о дрейфе материков смог сформулировать известный географ из Германии Венегер Альфред.
Известно, что довольно долгое время человек не мог точно определить содержание химических веществ в земной коре. Однако с развитием науки стало известно, что больше всего в земной коре содержится кислорода, если брать глубину до шестнадцати километров.
Кислород составляет порядка пятидесяти процентов от общего веса. Второе место занимает алюминий – около семи-восьми процентов. Калий, кальций, магний, натрий в общем составляют чуть более десяти процентов от общей массы.
Оказывается, в античную эпоху также предпринимались попытки изучить геологическое строение земной коры, хоть и методы были довольно примитивными, если сравнивать с сегодняшним днем. Например, Диодор Сицилийский писал, что «рабочие смогли найти очень блестящие жилы благодаря свойствам земли». Речь шла о золоте.
Немало интереса представляет движение земной коры. В частности, несколько миллионов лет назад Индия была частью африканского континента. Однако движение земной коры привело к тому, что она попросту откололась и после совершения небольшой дуги «врезалась» в Евразию. Столкновение привело к образованию Гималаев. Кстати, некоторые ученые придерживаются того мнения, что, возможно, от Африки отколется еще один кусок.
1.Типы земной коры.
Различают 2 основных вида земной коры: континентальный и океанический и 2 переходных типа — субконтинентальный и субокеанический.
Континентальный тип земной коры имеет мощность от 35 до 75 км., в области шельфа — 20 — 25 км., а на материковом склоне выклинивается. Выделяют 3 слоя континентальной коры:
1 — ый — верхний, сложенный осадочными горными породами мощностью от 0 до 10 км. на платформах и 15 — 20 км. в тектонических прогибах горных сооружений.
2 — ой — средний Lгранитно — гнейсовый¦ или Lгранитный¦ — 50 — граниты и 40 % гнейсы и др. метаморфизированные породы. Его средняя мощность — 15 — 20 км. (в горных сооружениях до 20 — 25 км.).
3 — ий — нижний, Lбазальтовый¦ или Lгранитно — базальтовый¦, по составу близок к базальту. Мощность от 15 — 20 до 35 км. Граница между Lгранитовым¦ и Lбазальтовым¦ слоями — раздел Конрада.
По современным данным океанический тип земной коры также имеет трехслойное строение мощностью от 5 до 9 (12) км., чаще 6 -7 км.
1 — ый слой — верхний, осадочный, состоит из рыхлых осадков. Его мощность — от нескольких сот метров до 1 км.
2 — ой слой — базальты с прослоями карбонатных и кремниевых пород. Мощность от 1 — 1,5 до 2,5 — 3 км.
3 — ий слой — нижний, бурением не вскрыт. Сложен основными магматическими породами типа габрро с подчиненными, ультраосновными породами (серпентинитами, пироксенитами).
Субконтинентальный тип земной поверхности по строению аналогичен континентальному, но не имеет четко выраженного раздела Конрада. Этот тип коры связан обычно с островными дугами — Курильскими, Алеутскими и окраинами материков.
1 — ый слой — верхний, осадочно — вулканогенный, мощность — 0,5 — 5 км. (в среднем 2 — 3 км.).
2 — ой слой — островодужный, Lгранитный¦, мощность 5 — 10 км.
3 — ий слой — Lбазальтовый¦, на глубинах 8 — 15 км., мощностью от 14 — 18 до 20 — 40 км.
Субокеанический тип земной коры приурочен к котловинным частям окраинных и внутриконтинентальных морей (Охотское, Японское, Средиземное, Черное и др.). По строению близок к океаническому, но отличается повышенной мощностью осадочного слоя.
1 — ый верхний — 4 — 10 и более км., располагается непосредственно на третьем океаническом слое мощностью 5 — 10 км.
Суммарная мощность земной коры — 10 — 20 км., местами до 25 — 30 км. за счет увеличения осадочного слоя.
Своеобразное строение земной коры отмечается в центральных рифтовых зонах срединно — океанических хребтов (срединно — атлантический). Здесь, под вторым океаническим слоем располагается линза (или выступ) низкоскоростного вещества (V = 7,4 — 7,8 км / с). Предполагают, что это либо выступ аномально разогретой мантии, или смесь корового и мантийного вещества. 2.Гипотезы тектонического развития Земли и земной коры.
Гипотеза дрейфа материков.
Наиболее полную гипотезу дрейфа материков развил в 1912 г. известный немецкий геофизик А. Вегенер.
Согласно представлениям А. Вегенера вся поверхность Земли первоначально была покрыта сплошным тонким гранитным слоем. В палеозойскую эру весь гранитный материал собрался весь в один блок. Образовался единый праматерик — Пангея (греч. Lпан¦ — всеобщий, Lге¦ — земля). Он возвышался над уровнем окружавшего его безбрежного океана. Причиной этого могло явиться воздействие приливных и центробежных сил. Приливные силы связаны с притяжением Солнца и Луны; они действуют на земной поверхности с востока на запад. Центробежные силы вызваны вращением Земли и направлены от полюсов к экватору. В середине мезозойской эры Пангея начала раскалываться на отдельные глыбы — континенты. Под влиянием тех же сил они стали отплывать друг от друга в широтном направлении. Например, Америка откололась от Европы и Африки и продвинулась на запад. В промежутке между ними возник Атлантический океан. Южная Америка и Африка в своем движении испытали поворот по часовой стрелке. В результате перемещения Антарктиды к югу, Австралии к юго — востоку, а Индостана к северо — востоку между ними образовался Индийский океан. Таким образом, в гипотезе Вегенера Атлантический и Индийский океаны рассматриваются как вторичные, а Тихий океан — как остаток первичного океана. Площадь его последовательно уменьшалась в результате надвигания на него со всех сторон материков.
Гипотеза расширения Земли.
Сторонники этой гипотезы предполагают, что объем земного шара первоначально был намного меньшим, чем сейчас. Радиус Земли составлял 3500 — 4000 км., а ее поверхность была вдвое меньше современной. Океанов еще не существовало. Материковая кора покрывала сплошной оболочкой весь земной шар. По мнению одних исследователей, расширение Земли началось с конца палеозойской эры. Другие считают, что это произошло в меловом периоде. С этого момента радиус Земли стал увеличиваться ежегодно приблизительно на 0,6 мм. Вследствие расширения первоначально единая материковая кора растрескалась. Образовались отдельные континенты, они все дальше и дальше отодвигались друг от друга по мере дальнейшего расширения Земли. В промежутках между материками обнажался подкоровый слой. Сюда проникало поднимавшееся снизу мантийное вещество, образуя новую кору океанического типа.
Пульсационная гипотеза.
В начале ХХ в. была высказана идея о том, что эпохи расширения Земли сменяются эпохами ее сжатия.
По их представлениям, эпохам сжатия соответствуют горообразовательные фазы, эпохам расширения — периоды покоя и прогибания бассейнов. Растяжение земной коры сосредоточено главным образом в рифтовых зонах. Оно компенсируется сжатием коры в области глубоководных желобов и горноскладчатых систем. Эффекты сжатия и растяжения распределяются неравномерно на поверхности Земли. Вследствие многократного попеременного сжатия и растяжения происходит дрейф глыб земной коры от зон растяжения к зонам сжатия. Так, например, происходит движение Сирийско — Аравийской плиты от грабенов Красного моря и Аденского залива в сторону складчатых хребтов Тавра, Загроса и Кавказа. 3.Гипотеза движения плит литосферы.
Особенности перемещения литосферных плит описали в конце 60 — х годов В. Джасон Морган, Ксавье Ле Пиннон и др. По их представлениям поверхность Земли разделяется на 9 основных (1.Тихоокеанская; 2.Северо — Американская; 3.Евроазиатская; 4.Кокосовая; 5.Наска; 6.Южно — Американская; 7.Африканская; 8.Индо — Австралийская; 9.Антарктическая) и несколько мелких жестких литосферных плит. В их состав входят не только континенты, но и смежные части океанического дна. Главными границами плит литосферы являются рифты срединно — океанических хребтов, глубоководные желоба и складчатые горы по окраинам континентов.
От линии срединно — океанических хребтов вследствие новообразования здесь океанической коры происходит раздвигание (в разные стороны) литосферных плит. Наращивание океанической коры вдоль осей рифтовых долин компенсируется его разрушением на противоположном краю плиты — в зоне глубоководного желоба. Предполагается, что здесь движущаяся от срединного хребта пластина океанической литосферы изгибается и погружается в астеносферу под углом 45° под движущуюся навстречу пластину континентальной литосферы. Погружение это происходит до глубины 700 км (см.рис.).
Ряд ученых считают, что подобные представления слабо аргументированы.
Содержание
Введение 2
Кора земли, формирование рельефа, основные положения тектоники_ 3
Заключение 20
Список литературы_ 21
Введение
По сравнению с размерами земного шара, земная кора составляет 1/200 его радиуса. Но эта «пленка» – самое сложное по строению и до сих пор наиболее загадочное образование нашей планеты. Главнейшая особенность коры в том, что она служит пограничным слоем между земным шаром и окружающим нас космическим пространством. В этой переходной зоне между двумя стихиями мироздания – космосом и веществом планеты – постоянно происходили сложнейшие физико-химические процессы, и, что замечательное, следы этих процессов в значительной степени сохранились.
Основными целями работы является:
— рассмотреть основные этапы формирование рельефа земли;
— определить строение коры земли, ее составляющие.
Кора земли, формирование рельефа, основные положения тектоники
Тектонической платформой геологи называют области с двухъярусным строением – внизу смятый в складки плотный фундамент, выше пологo лежащий рыхлый осадочный чехол. После образования фундамента тектонические движения на платформах были вялыми, малоинтенсивными. Они привели лишь к пологим изгибам поверхности фундамента и лежащего на нем осадочного чехла. В пределах платформ выделяют два вида структур – щиты и плиты. Первые вплоть до настоящего времени испытывали поднятия; в их пределах осадочный чехол отсутствует. На щитах длительно (до миллиарда лет) идет размыв кристаллических пород фундамента, благодаря чему на дневную поверхность выходит наиболее древние породы с возрастом 2–3 млрд. лет. На одном из участков Канадского щита (в Гренландии) недавно обнаружены самые древние из выходящих на земную поверхность породы.Их абсолютный возраст (3,7-3,8 млрд. лет) лишь на немного ниже возраста образования Земли как планеты (4,5 млрд. лет).
Плитами называются пространства платформ, фундамент которых перекрыт осадочным слоем. Крупные отрицательные структуры (прогибы) в пределах плит именуются синеклизами. По форме синеклиза напоминает пологое блюдце. Следует, правда, отметить, что округлые синеклизы встречаются редко. Чаще их границы образуют овалы или «совок», открытый к краям платформы. Бурением и геофизическими исследованиями установлено, что в основании синеклизы расположены грабены – узкие прогибы в фундаменте, ограниченные с обеих сторон разломами. Схематично формирование синеклизы можно представить таким путем – спустя некоторое время после движений, смявших в складки породы фундамента, платформа была рассечена разломами, вдоль которых образовались грабены; позже область прогибания расширилась и в опускания была вовлечена вся площадь синеклизы.
Второй класс структур земной коры – геосинклинали. Важнейшая отличительная их черта – много большая контрастность движений по сравнению с платформами. На геологической карте геосинклинальные зоны выходят в виде протяженных узких полос разного цвета. Особенно наглядно видно это на примере Урала, который, как цветной шарф, пересекает с сeвера на юг нашей страны геологическую карту. Образованию геосинклинального пояса также предшествовало заложение системы разломов. Но эти разломы были большой протяженности (тысячи километров), возможно, и более глубокого заложения, а главное концентрировались в один пояс, располагаясь друг от друга на относительно небольшом расстоянии (30–100 км).[1]
Вдоль таких глубинных разломов возникли геосинклинальные прогибы, в которых накопилось до 10–30 км. Осадков. Пространства между геосинклинальными прогибами оставались относительно инертными (их именуют срединными массивами). Геосинклинальные прогибы развивались в течение одного-двух геотектонических этапов длительностью по 180–200 млн. лет, после чего прогибание обычно прекращалось, сменяясь горообразованием и складчатостью. Наступал режим, близкий к платформенному. Через определенный промежуток времени могла заложиться новая система разломов или же частично ожить ранее существовавшая, и геосинклинальный режим возобновлялся.[2]
Возникшие глубинные разломы с равным успехом рассекали как древние платформенные территории, так и пространства, ранее занятые геосинклиналями. Геосинклинальный и платформенный режимы могли чередоваться во времени.
Хотя геологи обычно противопоставляют геосинклинали платформам, становится все более очевидным, что лишь крайние члены последовательного ряда геологических структур. В пределах платформ обнаружены впадины, например Прикаспийская синеклиза на Восточно-Европейской платформе, где мощность осадков достигает 25 км, как и в геосинклинальных прогибах. С другой стороны, известны геосинклинальные прогибы, например Карпаты, где мощность осадков не более 5–7 км, что часто встречается на платформе.
Но не следует и преуменьшать различие платформ и геосинклинальной. Последним свойственны не только большие мощности осадков и контрастное их изменение, но и сложная складчатость, а также интенсивный магматизм: излияние лав или внедрение крупных магматических тел – батолитов.
Магматические породы земной коры различаются по химизму и структуре. В зависимости от химического состава магматические породы разделяются на четыре группы (табл. 1.).
Если магматические породы излились на земную поверхность и застыли в виде лав, то они плохо раскристаллизованы, минералы в них почти не видны. Такие по- S роды называются эффузивными. Магматические породы, застывшие на глубине нескольких километров, именуются интрузивными. В зависимости от химического состава эффузивные породы разделяются на кислые (липариты), 3 средние (андезиты) и основные (базальты). Разумеется, существует огромное число переходных разностей, для которых петрографы предложили специальные наименования.
Сравнительное изучение геологических структур с разной историей позволило установить, что развитие нашей планеты имело определенную периодичность. Длительные циклы преобладающего погружения, сопровождаемого накоплением осадков, сменялись более кратковременными периодами поднятий, складкообразования и размыва. Обнаружены циклы разных порядков. Наиболее крупными за последние 500–600 млн. лет геологической истории являются каледонский, герцинский и альпийский геотектонические этапы. Длительность каждого из них приблизительно 180 млн. лет. В последнее десятилетие выделен так называемый байкальский геотектонический этап, который предшествовал каледонскому, однако длительности он равен или даже больше каледонского, герцинского и альпийского, вместе взятых. По-видимому, байкальский этап отвечает более крупному мегаэтапу высшего порядка. Геотектонические этапы не совпадают с эрами, выделенными на основании изучения истории органической жизни на планете.
Таблица 1. Химический состав магматических и осадочных пород[3]
Нигде окончания геотектонического этапа, часто завершающегося горообразованием, одни геосинклинальные зоны вновь вовлекались в прогибание, другие же длительное время оставалось как бы законсервированными–становились платформами. Такие зоны получили название по времени последнего этапа прогибания. Геосинклинальные зоны, прекратившие прогибаться и смятые в складки к концу байкальского этапа, стали именоваться байкалидами, к концу каледонского – каледонидами и далее – герцинидами и альпидами.
Основными геологическими телами в земной коре являются складчатые комплексы. Это толщи пород, образовавшиеся в течение геотектонического цикла длительностью 150–200 млн. лет. В областях, переживших геосинклинальный этап развития, мощность складчатого комплекса 5–20 км. Перед образованием следующего предыдущий сжимается в складки, метаморфизуется, пронизывается интрузиями, частично срезается эрозией. Поэтому породы более позднего складчатого комплекса чаще ложатся на смятые в складки слои предшествующего, т.е. негласно. Ниже мы покажем, что именно эти геологические тела – складчатые комплексы – фиксируются при геофизических исследованиях как основные сейсмические слои земной коры.[4]
В специальной геологической литературе по этому вопросу существуют различные точки зрения, но наиболее распространенным мнением является следующее. Первоначально на Земле не было коры. Затем в результате вулканических извержений стали выделяться из мантии базальты, образовавшие тонкую базальтовую кору, сходную до некоторой степени с современной корой океанов. С течением времени земная кора становилась все толще, пока не достигла толщины современной коры континентов. Неоднократно подсчитывались объемы вулканического материала, извергнутого из мантии Земли за год. Если это количество вулканических выбросов умножить на длительность жизни Земли как планеты (4,5 млрд. лет), то окажется, что из земных недр выделилось такое количество вещества, которое сравнимо с объемом всей современной коры. Совпадение этих цифр было одним из доказательств того, что земная кора в ходе геологической истории постепенно наращивалась за счет поступающих из мантии вулканических продуктов.
Однако изложенная схема образования коры представляется чересчур упрощенной, а главное неверной для начальных этапов ее становления. Нет возражений против того, что поступающий из мантии вулканический материал преимущественно базальтового состава играет существенную роль в общем объеме вещества земной коры. Но процесс формирования современной земной коры не был односторонним актом накопления вулканических толщ на земной поверхности. Рассматриваемая гипотеза исключает обратное поступление корового материала в мантию Земли. Между тем процесс поглощения земной коры мантией развит не менее широко, чем выделение из мантии вулканических продуктов. Противоречит данным геологии и предположение о том, что в глубоком архее (3–4 млрд. пет назад) земная кора была много тоньше, чем в настоящее время.
Какими же фактами мы располагаем, чтобы судить о начальных этапах формирования земной коры? Их три группы. Во-первых, это сравнительный анализ современного строения коры под древнейшими и молодыми геологическими структурами; во-вторых, результаты изучения древнейших пород, обнажающихся сейчас на дневной поверхности; в-третьих, космогонические представления об условиях образования нашей планеты. Рассмотрим их поочередно. Читатель уже знает, что в среднем толщина земной коры и под древними платформами, и под складчатыми сооружениями, закончившими геосинклинальное развитие всего 100–200 млн. пет назад, приблизительно одинакова. Но если древние платформы, не испытавшие в течение последних 2–3 млрд. лет сколько-нибудь интенсивных движений, имеют сейчас кору толщиной около 40 км, то есть серьезные основания считать, что такая же толщина коры была под ними и 2–3 млрд. лет назад. Следовательно, за отрезок времени, равный половине всего возраста Земли, средняя толщина земной коры на нашей планете не изменилась.
Этот вывод подтверждается изучением геологического разреза древнейших горных пород, обнажающихся на платформах. Составление детальных разрезов архейских пород показало, что мощности их измеряются огромными цифрами: 15–25 км и более. Свидетельствуют о мощной коре и результаты изучения условий образования минералов, которыми сложены сейчас высокометаморфизованные толщи архейских пород. Установлено, что распространенные в архейских горных породах Алданского щита минералы возникли при давлениях 5–10 тыс. атм. и температуре 600–800°С. Но такие давления бывают на глубине 20–35 км. Следовательно, в момент образования этих метаморфических минералов архейские осадки были погружены на указанные глубины. Возраст древнейших метаморфизованных пород Земли около 3,7–3,8 млрд. лет. Значит уже тогда земная кора континентов имела толщину, не меньшую, чем сейчас (30–40 км). А ведь это было спустя лишь миллиард лет после образования Земли как планеты.
Ну, а, какой же была кора в. первый миллиард лет истории планеты? Некоторое, правда самое общее, представление о начальных этапах развития коры дает космогония. В последние годы благодаря исследованиям советского астронома В.С. Сафронова стали более ясны условия в начальный период жизни Земли. Согласно современной теории происхождения планет, сформулированной впервые академиком О.Ю. Шмидтом, Земля образовалась путем аккумуляции твердого рассеянного вещества, состоящего из частиц и тел различных размеров. «Зона питания» формировавшейся Земли простиралась почти от орбиты Венеры до орбиты Марса. Постепенно мельчайшие частицы и метеориты различных размеров объединялись в более крупные тела – астероиды, которые затем падали на образующуюся Землю. Самые большие из них составляли около 0,001 массы Земли, радиусы их достигали нескольких сотен километров. Период образования Земли из падающих на нее тел длился примерно 100 млн. лет. Хотя, по нашим понятиям, это время огромно, оно составило всего лишь 2–3% от всей геологической жизни планеты.[5]
Гидростатическое давление внутри Земли зависит от веса пород и, значит, в течение всей истории планеты было одинаковым. Толщина коры, т.е. зоны гидратированных ультраосновных пород, определялась тогда, как и сейчас, прежде всего давлением и температурой. На примере Урала известно, что там, где ультраосновные породы мантии выведены на дневную поверхность, они претерпели изменения (серпентинизированы) до глубины 45 км, где проходит граница Мохоровичича, принимаемая за основание коры. Если на начальной стадии формирования коры температура в верхних слоях Земли была такая же, как в настоящее время, то мощность ее составляла порядка 45 км.
Таким образом, уже в самом начале развития Земли как планеты существовали условия для возникновения мощной земной коры, подобной современной коре континентов. Тот факт, что в раннем архее (4–3,5 млрд. лет назад), т.е. спустя лишь 0,5–1 млрд. лет после образования Земли, земная кора имела мощность 30–45 км, подтверждает наши рассуждения.
Безусловно, поступающий из мантии вулканический материал является важнейшей составной частью вещества земной коры, однако несомненно и то, что первоначальная земная кора возникла за счет раздробления и гидратации ультраосновных пород, слагавших астероиды и метеориты. Эта кора, конечно, была более основной и не сильно отличалась от состава мантии.[6] Период образования Земли как планеты, длившийся, по расчетам В.С. Сафронова, приблизительно 100 млн. лет, можно рассматривать как первую стадию эволюции нашей планеты.
Рудный бассейн Садбери имеет овальную форму размером 60х27 км. Он располагается на поверхности Канадского кристаллического щита, сложенного гранитами и кварцитами. Строение бассейна напоминает слоеный пирог: внизу залегают рудоносные породы – микропегматиты, диориты и другие, над ними – туф «опанинг», перекрытый слоями шиферных сланцев и песчаников. Была высказана гипотеза о том, что бассейн Садбери появился в результате падения 1700 млн. лет назад (возраст определен методами абсолютной геохронологии) гигантского метеорита. К этой гипотезе привели попытки расшифровать происхождение туфа «опанинг». По строению он представляет собой брекчию – раздробленную и вновь сцементированную породу – Обломки брекчии состоят из окружающих Садбери коренных гранитов. В брекчии со держится много стекла – расплавленных и быстро остыв птах, не успевших раскристаллизоваться минералов. По этим признакам «опанинг» очень напоминает мате риал из известных метеоритных кратеров. Сходство это недавно было подтверждено находкой в Садбери кристаллов кварца, обладающих своеобразной ориентировкой трещин, которые возникают в кварце только под воздействием ударных волн, создающих чрезвычайно высокие давления при ядерных взрывах или при падении гигантски метеоритов. Очевидно, удар гигантского метеорита вызвал и появление глубинных расплавленных масс, содержащих большое количество металлов.
Есть у нас прямые доказательства того, что падение даже относительно небольших метеоритов способно вызвать плавление пород на дне метеоритного кратера. Недавно советским геологом В.Л. Масайтисом была подробно изучена так называемая Попигайская котловина – округлая депрессия диаметром 100 км, расположенная на севере Сибири, в бассейне реки Хатанги. Катастрофа произошла примерно 30 млн. лет назад. Выброшенные во время взрыва крупные глыбы кристаллических пород фундамента Сибирской платформы разлетелись на расстояние до 40 км от края кратера. Удар метеорита вызвал плавление горных пород, в результате чего возникла необычная расплавленная лава с высоким содержанием кремнезема (65%), близкая но химическому составу к породам фундамента платформы и резко отличающаяся по химизму от глубинных трапповых излияний. Таким образом, если не все, то многие из названных механизмов плавления материала коры вследствие падения космических теп действительно существуют. Земную кору второй стадии эволюции Земли можно представить в виде относительно толстого слоя 20–50 км обводненных (серпентинизированных), в той или иной степени раздробленных ультраосновных пород. Местами встречались округлые массивы разных размеров переплавленных основных и ультраосновных пород и лавовые покровы на дне метеоритных кратеров.
Следующая стадия эволюции коры начиналась во второй половине архея (3–2,5 мдрд. пет назад). С этого периода тектоносфера Земли приобрела необходимую хрупкость. Отдельные зоны земной коры в местах максимальных напряжений стали рассекаться глубинными разломами, вдоль которых формировались геосинклинальные пояса и осуществлялся обмен веществом между корой и мантией Земли. Пространства же между такими; поясами разломов были относительно стабильны. В их пределах существовал платформенный режим. Важнейшей особенностью этой стадии развития коры является то, что с течением времени возникали новые системы разломов, а старые постепенно залечивались. В результате в red логической истории нашей планеты наметилось несколько эпох образования новых – геосинклинальных поясов, когда участки с платформенным типом развития сменялись геосинклинальным и наоборот.
Зоны глубинных разломов служили каналами, по которым происходил обмен веществом между корой и мантией Земли. Из мантии вследствие происходящего там плавления на поверхность Земли поступали значительные порции вулканических продуктов, преимущественно в виде базальтовых лав. Но в тех же приразломных зонах осуществлялся и обратный процесс – поглощение осадков из более глубоких горизонтов коры в мантию Земли. Помимо глубинных разломов необходимым условием обмена вещества между корой и мантией Земли является существование в мантии астеносферного слоя, где материал мантии находится в частично расплавленном состоянии и течет в горизонтальном направлении. Но возникновение астеносферного слоя в недрах сформировавшейся Земли возможно лишь тогда, когда ее термическая эволюция уже прошла определенный этап, первичные термальные неоднородности сгладились, а разогревание недр в результате радиоактивного распада достигло состояния, напоминающего современное.
Важнейшей особенностью третьей стадии эволюции земной коры, когда уже происходил обмен веществом между корой и мантией, является постоянное обогащение коры кремнеземом, калием и натрием. Задерживались в коре и радиоактивные элементы, что способствовало плавлению пород и формированию крупных гранитных тел.
Третья стадия развития Земли до некоторой степени продолжается и сейчас, что подтверждается различными типами тектонических движений на континентах. Однако, по-видимому, с начала палеозойской эры, т.е. примерно 0.5 млрд. лет назад, Земля вступила в четвертую свою стадию эволюции, которую мы с полным правом можем именовать океанической. Важнейшей особенностью этой стадии жизни нашей планеты является уничтожение мощной континентальной коры и превращение ее в тонкую океаническую, где, если не считать слоя воды, до границы М всего лишь 5–7 км.
Рассмотрим последовательность событий при формировании тонкой океанической коры, согласно нашей гипотезе океанообразования.
Во впадинах средиземноморского типа и окраинных морях в настоящее время происходит утоньшение коры (океанизация). Формирование впадин Средиземноморья связано с геосинклинальным типом развития коры, тогда как возникновение океанов от этого не зависит. Океаны, k как правило, развиваются на месте древних платформ. Таковы Индийский (на месте прежней Гондваны) и Атлантический океаны. Если океаны граничат со складчатыми поясами, то между ними обычно расположена зона шельфа. Широкий шельф разделяет складчатые сооружения Евразии, Атлантический и Северный Ледовитый океаны. Шельф возникает там, где складчатые пояса расположены поперечно или под углом к океану. Если они параллельны, то служат непреодолимой преградой для океана. Так, геосинклинальный пояс Кордильер и Анд приостановил распространение на восток Тихого океана. На западе Тихий океан предпочел «перепрыгнуть» через складчатую зону Японии, чем ее океанизировать. Следовательно, кора складчатых поясов по каким-то причинам не океанизируется. Выше было показано, что серпентинезированные гипербазиты – это наиболее вероятный состав нижних 20–30 км коры платформ. В складчатых областях, где в противоположность платформам в протерозое и фанерозое преобладало погружение, вещественный состав земной коры иной. Там кора сложена осадками, в той или иной степени метаморфизованными и гранитизированными.
Если исходить из предполагаемого вещественного става земной коры платформ (граниты, гранодиориты – 5 км; габброиды и основные гранулиты – 7 км; серпенти-низированный гипербазит – 30 км), то в результате частичного плавления и выноса вверх воды, щелочей, кремнезема можно представить состав океанической коры: вода и щелочи (соли) – 4 км; кремнезем 2–4 км; анортозит – 5 км.[7]
Связанная в серпентинитах вода в процессе разогрева и частичного плавления континентальной коры поднимается на земную поверхность и вместе с избытком щелочей и кальция дает океанскую зону. Ниже будет находиться слой почти чистого кремнезема, вынесенный на поверхность термальными водами. Еще ниже разместится слой, сложенный преимущественно анортозитами, в котором будут накапливаться выделяющиеся при плавлении кальций и алюминий. Проведенное известным австралийским ученым Т.X. Грином экспериментальное исследование генезиса анортозитов показало, что эти своеобразные породы, состоящие почти целиком из кальциевых полевых шпатов, образуются в результате фракционной кристаллизации или частичного плавления, т.е. когда вследствие разделения и удаления легкоплавких кислых пород возникает анортозитовый остаток.
Третий слой океанической коры может быть сложен и кислыми породами (гранитами), поскольку скорости сейсмических волн в этом слое много ниже, чем в «базальтовом» континентальной воры.
Лежащие под анортозитами мантийные породы океанов образовались частично за счет обезвоживания серпентинитов, частично за счет «зонной плавки», вынесшей вверх избытки щелочей, кремнезема, кальция и алюминия.
При таком перераспределении вещества сохраняются общий баланс элементов, участвующих в процессе океанизации, их суммарный вес и занимаемый ими объем. Нет необходимости прятать какие-либо элементы в мантию или, наоборот, черпать их из нее. Решается проблема воды. Получает объяснение равенство тепловых потоков на древних платформах и в океанах, поскольку количество радиоактивных элементов до и после океанизации не изменяется. Предлагаемый механизм океанизации физически возможен. Необходимое для его течения тепло, как показывают расчеты, в мантий имеется. Иные модели океанизации представляются нереальными.
Обращу внимание, что гипотеза плитовой тектоники также не решает проблемы баланса вещества, как и предложенные ранее гипотезы океанизации (В.В. Белоусов и др.). С позиций гипотезы плит, океаны возникли недавно (в мезозое, кайнозое) и очень быстро (50–100 млн. лет). Непонятно, откуда взялась вода, заполнившая океаны. Не соблюдается условие постоянства вещества океанической и континентальной тектоносферы.
Преобразование континентальной коры в тонкую океаническую возможно, по нашему мнению, лишь в том случае, если первая в значительной степени сложена серпентинизированными гинербазитами. Если же мощность «гранитного» слоя коры превышает 15–20 км, то образуется целый ряд промежуточных типов коры. Они широко известны во всех океанах под архипелагами островов. Мощность коры там меняется в пределах 12–25 км.
Такова утолщенная кора под Гавайскими, Каропинскими, Соломоновыми, Фиджи и другими островами Тихого океана. До 50% площади Индийского, Атлантического и Северного Ледовитого океанов, вместе взятых, занимает кора толщиной 10–20 и даже 30–40 км (Северная Атлантика).
Выше подчеркивалось, что этап океанообразования был непродолжительным (первые десятки миллионов лет). Не исключено, а скорее даже вероятно, что в жизни нашей планеты было несколько этапов океанизации, по-видимому, совпадающих с серединой геотектонического цикла. Возможно, что начало образования некоторых океанов, в особенности Тихого, относится к середине или даже к началу палеозойской эры. Многократная океанизация объясняет относительно небольшие колебания солевого состава Мирового океана. Типичная (5–7 км) океаническая кора, вероятно, сформировалась в результате нескольких (двух и более) эпох океанизации.[8]
Северная Атлантика может служить примером первого этапа океанообразования, когда континентальная и кора еще только начала разрушаться. Так, например, К в Фареро-Шотландском «канале» сейсмическое зондирование показало уничтожение высокоскоростного «базальтового» слоя, тогда как вышележащий, «гранитный» не доизменился в мощности, а лишь слегка прогнулся. Здесь, по-видимому, уже произошла десерпентинизация «базальтового» слоя, а следующая стадия – зонное плавление верхней половины разреза коры – еще не наступила.
Положение зон начальной стадии океанизации в Северной Атлантике позволяет представить пространственную схему этого процесса в следующем виде. По-видимому, океанизация начинается вдоль некоторых зон глубинных разломов, по которым необходимое тепло поступает из мантии в кору быстрее, чем в других местах. Вдоль этих разломов возникают зоны начальной стадии океанизации (Баффинов залив, Датский пролив, Фареро-Шетландский «канал»).
В первую очередь десерпентинизируется (обезвоживается) нижний «базальтовый» слой. В результате нижние части континентальной коры оказываются под глубоководными заливами, как бы съеденными. Выделившаяся при этом вода заполняет образующуюся на поверхности Земли впадину. Если океанизация вступает в следующую стадию, то начинается зонное плавление верхней половины континентальной коры. Отдельные океанизирующиеся полосы расширяются и, сливаясь друг с другом, образуют типичный океан.
Характерный контур Атлантического океана в виде буквы S объясняется, на наш взгляд, тем, что процесс его образования шел по разломам, издревле имевшим такую ориентировку. Срединно-океанический хребет приурочен к одному из таких разломов, но формирование этой протяженной структуры непосредственно не связано с океанизацией, а представляет возникшую уже на океанической коре полосу поднятия, близкую по природе рифтам континентов.
В зонах глубинных разломов, возникавших в континентальной коре, степень серпентинизации гипербазитов резко возрастала и образовалось значительное количество высокомагнитного магнетита. При океанизации континентальной коры глубинные магнитные аномалии материковой коры могли сохраниться, создав полосовые магнитные аномалии, широко известные в океанах.
Геофизики, изучавшие природу магнитных аномалий в океанах, пришли к выводу, что нижние кромки магнитовозмущающих масс в большинстве случаев расположены ниже подошвы океанической – коры, т.е. в верхней мантии. Такой вывод не согласуется с гипотезой разрастания океанического дна, согласно которой магнитные аномалии генерированы вторым слоем океанической коры.[9]
Большая глубинность источников магнитных аномалий в океанах закономерна. Верхние горизонты мантии океанов ранее входили в состав континентальной коры. Эта кора была расчленена разломами, где вследствие серпентинизации накапливался магнетит. Магнитовозмущающие тела, уходящие в мантию океанов, и фиксируют места ранее существовавших глубинных разломов.
Заметим, что для образования в низах земной коры или в верхней мантии зоны, обогащенной магнетитом, достаточно появления системы тонких трещин, нарушивших монолитный массив ультраосновных пород. Проникающая по таким трещинам вода вызовет интенсивную серпентинизацию и, следовательно, обильное выделение магнетита. С.С. Шульц установил, что все геологические структуры континентов, как складчатые, так и платформенные, подвержены планетарной трещиноватости определенного направления. Обнаружены полосы сгущения трещин и зоны их более редкого расположения. Вполне вероятно, что подобного рода тонкая трещиноватость на континентах, ранее существовавших на месте океанов, и была причиной возникновения зон с повышенным содержанием магнетита.
Обширные глубоководные океанические равнины – это, очевидно, былые платформы. Недаром многие геологи по аналогии с континентами называют их талассократонами (опустившимися платформами). О сходстве океанических равнин с платформами материков свидетельствуют их огромные размеры, отсутствие в них каких-либо активных тектонических движений, например, сейсмической деятельности.
Протяженные полосы с промежуточной корой в океанах (подводный Гавайский хребет) – это, возможно, некогда существовавший геосинклинальный пояс. Не случайно, именно к зонам с промежуточной корой приурочено большинство находок в океанах кислых пород (гранитов).
Если эта гипотеза правильна, то по строению и составу современной земной коры океанов возможно, хотя бы в самых общих чертах, представить тектоническое строение континентов, существовавших ранее на месте океанов. Это было бы крайне важно для освещения многих проблем глобальной геологии и геохимии. Ведь сейчас все наши представления о количестве тех или иных химических элементов в земной коре базируются лишь на материале по континентам, последние составляют
Океаническую стадию развития земной коры следует рассматривать как завершение гигантского мегацикла в истории земной коры, длившегося 4–5 млрд. лет. В течение этого периода в коре близ ее поверхности накапливались такие элементы, как кремнезем, щелочи, кальций, создавался гранитный слой; выделялась вода. [10]
Заключение
Необходимо отметить, что изучение строения земли очень занимательно и требует подробного рассмотрения этой темы, включая исторический аспект формирования земли, ее коры.
Человек проник в космос на многие миллионы километров, а в глубь Земли он продвинулся куда меньше.
Итак, в работе рассмотрены:
— строение коры земли;
— основные этапы формирования рельефа;
— положения тектоники.
Список литературы
1. Воронцов П.А. Строение Земли. М., 2008
2. Конок А.А. Рельеф Земли. М., 2006
3. Люфанов Л.Е. Земля таинственная. М., 2006
4. Резанов И.А. Земная кора. М., 2003
5. Черин О.А. Что внутри нашей Земли? М., 2001
[1] Резанов И.А. Земная кора. М.,2003. с. 12
[2] Воронцов П.А. Строение Земли. М., 2008. с. 23
[3] Резанов И.А. Земная кора. М.,2003. с. 17
[4] Люфанов Л.Е. Земля таинственная. М.,2006. с. 12
[5] Воронцов П.А. Строение Земли. М., 2008. с. 21
[6] Люфанов Л.Е. Земля таинственная. М.,2006. с. 22
[7] Конок А.А. Рельеф Земли. М.,2006. с. 33
[8] Черин О.А. Что внутри нашей Земли? М., 2001 с. 39
[9] Черин О.А. Что внутри нашей Земли? М., 2001 с. 42
[10] Конок А.А. Рельеф Земли. М.,2006. с. 12
У земного шара есть несколько оболочек: атмосфера — воздушная оболочка, гидросфера — водная оболочка, литосфера — твердая оболочка.
Третья за отдаленностью от Солнца планета— Земля имеет радиус 6370 км, среднюю плотность— 5,5 г/см2. Во внутреннем строении Земли принято различать следующие слои: земная кора — верхний слой Земли, в котором могут существовать живые организмы. Толщина земной коры может быть от 5 до 75 км. мантия — твердый слой, который находится ниже земной коры. Его температура достаточно высока, однако вещество находится в твердом состоянии. Толщина мантии порядка 3 000 км. ядро — центральная часть земного шара. Его радиус приблизительно 3 500 км. Температура внутри ядра очень высока. Считается, что ядро состоит в основном из расплавленного металла,
предположительно — железа.
Земная кора
Выделяют два основных типа земной коры — континентальный и океанический, плюс промежуточный, субконтинентальный.
Земная кора тоньше под океанами (около 5 км) и толще — под материками (до 75 км.). Она неоднородна, различают три слоя: базальтовый (залегает ниже всего), гранитный и осадочный (верхний). Континентальная кора состоит из трех слоев, тогда как в океанической гранитный слой отсутствует. Земная кора формировалась постепенно: сначала был сформирован базальтовый слой, затем — гранитный, осадочный слой продолжает формироваться и в настоящее время. Горные породы — вещество, из которого состоит земная кора. Горные породы подразделяются на следующие группы:
1. Магматические горные породы. Они образуются при затвердевании магмы в толще земной коры или на поверхности.
2. Осадочные горные породы. Они образуются на поверхности, формируются из продуктов разрушения или изменения других пород, биологических организмов.
3. Метаморфические горные породы. Они образуются в толще земной коры из других горных пород под действием определенных факторов: температуры, давления.
Твердые оболочки Земли: земная кора, мантия, ядро.
Земная кора представляет собой верхнюю твердую оболочку Земли и имеет сложный рельеф. В рельефе суши различают горные системы, плос-когорья и равнины, а также подчиненные им формы. О рельефе океанского дна мы уже говорили выше.
Толщина земной коры колеблется в широких пределах – от 5 до 15 км под океанами и от 20 до 70 км под континентами. Верхняя часть земной коры в пределах глубин, достигнутых бурением, доступна для непосредственного изучения. Поэтому нам более или менее достоверно известен состав веще-ства верхней части коры до глубин 10-12 км (максимальная глубина, достиг-нутая бурением, составляет немногим более 14 км (скв.Вредефорд в Южной Африке); российская сверхглубокая скважина СГ-3 на Кольском п-ве достиг-ла глубины 12, 2 км). О более глубоких горизонтах земной коры и подсти-лающих ее геосфер, недоступных для непосредственного изучения, прихо-дится судить по косвенным геофизическим данным. Однако, следует заме-тить, что в результате тектонических перемещений блоков земной коры ино-гда на поверхность Земли или в разрезы глубоких скважин попадают облом-ки пород из нижних частей коры или из верхней мантии (ксенолиты), поэтому их изучение позволяет судить о составе этих геосфер.
В составе вещества земной коры выявлено 89 из 105 элементов пе-риодической системы Менделеева. Химические элементы земной коры обра-зуют природные химические соединения – минералы, а те, в свою очередь, путем химического или чаще механического соединения – горные породы.
На основании многочисленных химических анализов минералов и гор-ных пород, слагающих верхнюю часть земной коры, А.Б.Роновым и А.И.Ярошевским было вычислено среднее содержание каждого химического элемента, или кларк каждого элемента. Наибольшие кларки имеют следую-щие элементы (в %%): О2 – 47; Si – 29,5; Al – 8,05; Fe – 4,65; Ca – 2,96; Na – 2,50; K – 2,50; Mg – 1,87; прочие – 0,93. Вычислены также кларки для всех ос-тальных оболочек Земли, для Солнца, Луны.
Поскольку кислород, кремний и алюминий составляют подавляющую часть земной коры, они входят в состав всех наиболее распространенных природных соединений.
По физическим свойствам и геофизическим характеристикам (скорости прохождения сейсмических волн, плотности, магнитной восприимчивости, теплопроводности, электропроводности и др.) земную кору принято разде-лять, как минимум, на три слоя: осадочный, гранитно-метаморфический и ба-зальтовый (рис.10). Присутствие гранитно-метаморфического слоя – это при-знак континентальной земной коры – в океанической коре этот слой отсутст-вует. Разделение на слои с таким названием не означает, что породы дейст-вительно имеют состав гранитов или базальтов. Это только значит, что по сейсмическим характеристикам, т.е. по скоростям прохождения сейсмических волн через этот слой они сходны с соответствующими породами. Например, у многих метаморфических пород, относимых к гранитно-метаморфическому слою (амфиболитовых, хлоритовых сланцев, мраморов и др.), скорость про-хождения сейсмических волн такая же, как у гранитов. Мощность гранитно-метаморфического слоя под континентами составляет от 10 до 40 км. Мощ-ность базальтового слоя под континентами изменяется от 30 до 40 км, а под океанами – от 3 до 15 км. Плотность пород “гранитного” слоя составляет 2400-2600 кг/м3, базальтового – 2,8-3,3 кг/м3, вещества мантии, состоящего из ультрабазитовых пород (с пониженным содержанием SiO2), – 3,4 кг/м3.
Земная кора – это продукт дифференциации вещества мантии, т.е. разделения этого вещества по плотности. Более легкоплавкое и менее плот-ное вещество, в соответствии с законом Архимеда, всплывало сквозь толщу мантии, иногда диффундируя по межмолекулярным промежуткам, а иногда проходя по трещинам, образовавшимся между отдельными блоками. Если первый способ дифференциации происходил очень медленно (скорость диффузии можно оценить величинами 10-8-10-9 см/с, то скорость массообме-на по трещинам на два порядка выше – 10-6-10-7 см/с.
Образование земной коры продолжается и в настоящее время. Так, океаническая кора формируется в рифтовых и разломных зонах срединно-океанических хребтов, а континентальная – в зонах перехода от океана к кон-тиненту: островные дуги по периферии океанов – это фрагменты сформиро-вавшейся континентальной земной коры. Не следует думать, что вся конти-нентальная кора находится ниже уровня Мирового океана. Так, вся шельфо-вая зона и верхняя часть континентального склона – это материк, прослежи-вающийся под уровнем моря. Имеются также участки, или фрагменты конти-нентальной коры, находящиеся на океаническом ложе. Среди таких можно упомянуть возвышенность Ямато в центре Японского моря, Плато Манихики в юго-западной части Тихого океана и др.
Границу между земной корой и мантией условно решили выделять на глубине, где происходит скачкообразное изменение скорости сейсмических волн. Впервые эту границу выделил югославский геофизик А.Мохоровичич. В его честь она и названа (сокращенное название – граница Мохо или М).
Мантия простирается от границы Мохо до глубины 2900 км, где также по скачку сейсмических скоростей устанавливается ее граница с внешним ядром.
Сейсмические методы изучения мантии выявили ее неоднородность и позволили выделить в ее пределах три слоя.
a) верхняя мантия протягивается на глубину до 400 км и носит назва-ние слоя Гутенберга. В пределах этого слоя, в интервале глубин от 100-120 до 350-400 км под континентами и на глубине от 50-60 до 400 км под океана-ми, скорость продольных сейсмических волн не возрастает, а скорость попе-речных волн – даже падает. Это может указывать на уменьшение вязкости вещества, и, возможно, на его частично расплавленное состояние. Эта зона внутри верхней мантии получила название астеносфера (“ослабленная сфера”), в отличие от верхней твердой литосферы. В астеносферном слое располагаются первичные очаги вулканизма и проявляются процессы, при-водящие к тектоническим движениям в земной коре. Поэтому для мониторин-га и прогноза вулканических и сейсмических проявлений важно знать глубину астеносферы и ее соотношение с вышележащей литосферой.
b) средняя мантия охватывает глубины Земли от 400 до 900 км. В этом слое скорости прохождения сейсмических волн резко возрастают (с 8,5 км/с до 11,2 км/с), что указывает на значительное увеличение плотности и вязко-сти вещества. Этот слой назван слоем Голицына.
c) нижняя мантия располагается на глубинах от 670 до 2900 км; здесь скорости сейсмических волн с глубиной возрастают медленно, но тем не ме-нее достигают здесь максимальных для нашей планеты значений: продоль-ная скорость увеличивается до 13,6 км/с, а поперечная – до 7,3 км/с. Полага-ют, что относительно равномерное нарастание скорости с глубиной связано только с ростом давления и свидетельствует об относительно однородном строении нижней мантии. В низах этого слоя, на глубине 2700-2900 км выде-ляется переходная оболочка, отличающаяся по свойствам от всей остальной нижней мантии. Здесь отмечается некоторое снижение скорости продольных волн, что, вероятно, связано с переходом к внешнему ядру.
Центральная геосфера Земли, ее ядро занимает около 17% ее объема и составляет 34% ее массы. Такое соотношение долей объема и массы обу-словлено резкими различиями физических параметров ядра и мантии. В ча-стности, на внешней границе ядра, приуроченной к поверхности Вихерта-Гутенберга (раздел между нижней мантией и внешним ядром), происходит скачкообразное снижение скорости распространения продольных волн от 13,6 до 8,1 км/с и полное затухание поперечных сейсмических волн. Это оп-ределяет специфику прохождения ядра продольными волнами, испытываю-щими внутри него отклонение к центру Земли. В интервале эпицентральных расстояний 103-143о образуется, таким образом, область “сейсмической те-ни”, т.е. в этой зоне, располагающейся на противоположной землетрясению стороне планеты, не могут быть зарегистрированы продольные сейсмические волны из-за отклонения в очень плотном веществе ядра.
В разрезе ядра выделяются две границы – на глубинах 4980 и 5120 км, в связи с чем оно подразделяется на три элемента: внешнее ядро, переход-ное ядро и субъядро. Внешнее ядро обладает феноменальной особенностью скоростной характеристики – не пропускает поперечных сейсмических волн. Это свидетельствует об отсутствии здесь упругого сопротивления сдвигу. Тными словами, вещество, слагающее внешнее ядро, по отношению к сейс-мическим волнам ведет себя как жидкость. По-видимому, вещество при таких давлениях и температурах не может находиться в жидком состоянии в обыч-ном понимании этого термина, но обладает некоторыми ее свойствами. Субъядро скорее всего находится в твердом состоянии, а переходное ядро является двухфазной смесью.
Поверхностный твёрдый слой Земли называют земной корой. Большая его часть (около 70%) покрыта водой. Тянется земная кора вглубь планеты на 10-70 километров. Более тонкий слой коры находится под океанами и другими крупными водоёмами, а более толстый слой – под складчатыми поясами. Ниже поверхностной оболочки планеты расположен другой, довольно горячий земной слой – мантия.
Строение земной коры
Твёрдая оболочка Земли бывает двух типов: океанической (находится под океанами) и континентальной. Океаническая кора гораздо тоньше, а потому, несмотря на то, что занимает большую площадь, по массе в 4 раза уступает континентальной коре. Состоит данный слой планеты, преимущественно, из базальтов. Особенно если речь идёт о той её части, что расположена под океанами. А вот строение континентальной коры немного сложнее, ведь содержит она целых 3 слоя: базальтовый, гранитный (состоит из гранитов и гнейсов) и осадочный (различные осадочные породы). К слову, осадочный слой может содержаться и в океанической коре, но там его присутствие минимально.
Стоит понимать, что так выглядит строение земной коры в целом, но бывают участки, где наружу выходит базальтовый слой, или, наоборот, базальтовый слой отсутствует, а кора представлена лишь гранитным слоем.
Состав земной коры
Благодаря тому, что состав данного слоя Земли является довольно однородным, он представлен относительно малым количеством химических элементов. Основным является кислород, на него приходится примерно половина массы поверхностного слоя. Вторым по значимости является кремний (четверть массы). Ну а в состав оставшейся четверти входят алюминий, натрий, железо, калий, кальций, водород, магний и незначительное количество других элементов.
Несмотря на относительную однородность земной коры, встречаются места, в которых содержание определённых элементов значительно превосходит норму. Случается так из-за малоизученных процессов, происходящих в глубинах Земли. Такие скопления элементов называются месторождениями полезных ископаемых. Их человек научился добывать и использовать в своих нуждах.
Движение земной коры
Земная кора постоянно находится в движении. Точнее, движутся тектонические плиты, являющиеся сегментами коры. Но мы это, конечно, не можем ощутить, поскольку скорость их перемещения крайне мала. Но, тем не менее, значимость этого процесса для поверхности планеты очень важна, ведь это один из факторов, влияющих на рельеф Земли. Так, где плиты сходятся друг к другу, образуются возвышенности, горы, а иногда и цепи гор. А в тех местах, где плиты расходятся, образуются впадины.
Похожие статьи:
Землетрясения
Землетрясения являются серьёзной проблемой человечества, ведь они порою разрушают дороги, здания, и уносят тысячи жизней.
Ядро планеты
В центре нашей планеты находится ядро. Оно обладает высокой плотностью и температурой, сравнимой с температурой поверхности Солнца.
Земная кора, состоящая из магматических, метаморфических и осадочных горных пород, на материках и под океанами имеет разную толщину и строение.
В континентальной земной коре принято выделять три слоя. Верхний — осадочный, в котором преобладают осадочные породы. Два нижних слоя условно называют гранитным и базальтовым. Гранитный слой состоит преимущественно из гранита и метаморфических горных пород. Базальтовый слой — из более плотных пород, сравнимых по плотности с базальтами. Океаническая кора двухслойная. В ней верхний слой — осадочный — имеет небольшую мощность, нижний слой — базальтовый — состоит из горных пород базальтов, а гранитный слой отсутствует.
Мощность континентальной коры под равнинами составляет 30 50 километров, под горами — до 75 километров. Океаническая кора намного тоньше, её мощность от 5 до 10 километров.
Кора есть на других планетах земной группы, на Луне и на многих спутниках планет-гигантов Солнечной системы. Но только Земля обладает корой двух типов: континентальной и океанической. На других планетах в большинстве случаев она состоит из базальтов.
Литосфера
Каменная оболочка Земли, включающая земную кору и верхнюю часть мантии, называется литосферой. Под ней находится разогретый пластичный слой мантии. Литосфера как бы плавает по этому слою. Мощность литосферы в разных областях Земли изменяется от 20 до 200 километров и более. В целом под континентами она толще, чем под океанами.
Учёные установили, что литосфера не монолитна, а состоит из литосферных плит. Они отделены друг от друга глубокими разломами. Выделяют семь очень крупных и несколько более мелких литосферных плит, которые постоянно, но медленно перемещаются по пластичному слою мантии. Средняя скорость их движения около 5 сантиметров в год. Некоторые плиты полностью океанические, но большинство имеют разные типы земной коры.
Литосферные плиты движутся относительно друг друга в разных направлениях: или отодвигаются, или, наоборот, сближаются и сталкиваются. В составе литосферных плит перемещается и их верхний «этаж» — земная кора. Благодаря движению литосферных плит меняется расположение на поверхности Земли материков и океанов. Материки то сталкиваются между собой, то отодвигаются друг от друга на тысячи километров.
Учебник для 6 класса
География
Землеведение
§ 22. Человек и земная кора
Вспомните
Чем опасны для человека землетрясения и извержения вулканов? Почему эти опасные явления бывают чаще всего в горах? Какие полезные ископаемые вы знаете? Приведите примеры твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых.
Как земная кора воздействует на человека. Земная кора — это каменная основа, которая необходима для существования человека. Люди расселяются и хозяйствуют, приспосабливаясь к рельефу. На равнинах проще строить здания и дороги, вести сельское хозяйство, поэтому 8/10 всего населения планеты обитает на равнинах. Только 1% человечества живет в горах выше 2000 м над уровнем моря.
В горах часто наблюдаются грозные и разрушительные природные явления, осложняющие жизнь человека. Это не только землетрясения и извержения вулканов, о которых вы уже знаете, но и обвалы, оползни (рис. 75, 76).
Рис. 75. Обвал
Обвал — это отрыв от обрывистых склонов и обрушение вниз огромных масс горных пород.
Причины обвалов и оползней могут быть как природными (землетрясения, размыв склонов), так и антропогенными (постройка тяжелых зданий, прокладка дорог, уничтожение растительности на склонах). Обвалы и оползни происходят внезапно и часто приводят к большим разрушениям и гибели людей.
Горные обвалы нередко запруживают реки, которые разливаются и образуют озера. Так в горах Памира образовалось Сарез-ское озеро, а на Кавказе — озеро Рица.
Из-за сложного рельефа, сурового климата и опасных природных явлений города и промышленные предприятия в горах располагаются на высотах до 1500 м над уровнем моря. Выше люди занимаются только сельским хозяйством и добычей полезных ископаемых. Живописные участки высоких гор используются для альпинизма и горнолыжного спорта.
Рис. 76. Оползень
Оползень — это сползание горных пород вниз по склонам.
Как человек вмешивается в жизнь земной коры. Человеческая деятельность все активнее влияет на земную кору. Самое большое воздействие оказывает добыча полезных ископаемых. Как и любые горные породы, полезные ископаемые бывают осадочными, магматическими и метаморфическими. Скопления полезных ископаемых в земной коре образуют месторождения. Месторождения осадочных полезных ископаемых (уголь, нефть, газ, соли) приурочены к равнинам. Магматические полезные ископаемые, например руды цветных металлов, образуются чаще всего в горах.
Рис. 77. Добыча нефти и газа
Полезные ископаемые извлекают из недр разными способами. Нефть и газ добывают через скважины (рис. 77), твердые полезные ископаемые — в шахтах (рис. 78). Для добычи многих полезных ископаемых устраивают открытые карьеры. Но добыча в них возможна только там, где полезные ископаемые залегают не очень глубоко от поверхности.
Открытые карьеры, шахты и подземные сооружения создают большие пустоты. Они нарушают равновесие земной коры и вызывают опускания и обрушения земной поверхности. Опускания земной коры происходят и под разрастающимися городами, особенно крупными. Постройки в городах вдавливают поверхность земли. Скорость искусственных опусканий соизмерима со скоростью природных вертикальных движений земной коры и даже превышает ее. Так, отдельные участки Токио (Япония) опускаются на 20 см в год, а Мехико (Мексика) — даже на 30 см.
Рис. 78. Добыча полезных ископаемых в шахте
Шахта очень дорогое сооружение. Работать людям под землей трудно.
Крупные плотины и водохранилища, создаваемые при строительстве гидроэлектростанций, также оказывают на поверхность огромное давление. Из-за этих нагрузок увеличивается подвижность земных слоев и возникают искусственные землетрясения. Они отмечены во многих странах — Италии, Франции, России.
При добыче полезных ископаемых и строительных работах из недр Земли извлекается огромная масса горных пород — по 20 т на каждого жителя планеты в год. После переработки полезных ископаемых ненужную породу ссыпают на поверхность. Так образуются искусственные горы — отвалы и терриконы (рис. 79). Они уродуют поверхность и загрязняют окружающую местность.
Рис. 79. Образование отвалов и терриконов
Ветер поднимает над отвалами и терриконами пыль. В состав этой пыли иногда входят ядовитые вещества. Люди, живущие поблизости, часто страдают хроническими заболеваниями.
Чтобы уменьшить ущерб, наносимый природе, извлекаемые из глубин породы должны находить применение. Перерабатывать отходы намного выгоднее, чем складывать их в отвалы. Породы из отвалов служат строительным материалом, ими засыпают овраги и карьеры.
По своим масштабам воздействие человека на земную кору уже сопоставимо с природными процессами. Для предотвращения неблагоприятных последствий хозяйственной деятельности земную кору нужно охранять так же, как и другие природные объекты.
Вопросы и задания
Приведите примеры разрушительных, неблагоприятных для человека природных явлений в земной коре.
Какими способами добывают из земной коры полезные ископаемые? Наносит ли это вред окружающей среде?
Можно ли человеческую деятельность считать геологической силой?
Какие виды хозяйственных работ, воздействующих на земную кору, производятся в вашей местности?
Итоговые вопросы и задания
Каково внутреннее строение Земли? Что такое земная кора?
Из чего состоит земная кора? Как образуются магматические, осадочные и метаморфические горные породы?
Начертите в тетради и заполните таблицу.
Таблица 2
Какие горные породы встречаются в вашей местности?
Как связаны горные породы разного происхождения между собой? Правильно ли утверждение, что в земной коре происходит круговорот горных пород?
Изобразите в тетради строение литосферы с двумя типами земной коры. Каковы соотношения между этими каменными оболочками?
Начертите в тетради и заполните таблицу.
Таблица 3
Внутренними или внешними силами создаются наиболее крупные формы рельефа?
Как вы думаете, какие силы — внутренние или внешние — начали действовать на Земле раньше? Какую роль в формировании рельефа играют внутренние силы, а какую — внешние? Сделайте вывод о причинах разнообразия рельефа Земли.
Где на Земле наиболее часты извержения вулканов и землетрясения? Объясните причины совпадения районов их распространения.
Пользуясь картами атласа и собственными наблюдениями, составьте характеристику равнины (или гор), где расположена ваша местность.
План характеристики
Название формы рельефа.
Географическое положение:
в какой части страны находится;
с какими другими крупнейшими формами граничит;
как расположена относительно морей и крупных рек;
между какими меридианами и параллелями находится;
в каком направлении протягивается и на какое расстояние (на сколько километров).
Главные свойства:
какую имеет абсолютную высоту и к какой группе по высоте относится;
в каком направлении понижается (повышается);
самая высокая (низкая) точка поверхности, ее название и географические координаты.
Особенности хозяйственного использования: наличие поселений, дорог, полезных ископаемых.
Нарушения поверхности, вызванные деятельностью человека.
Нарисуйте схематический разрез рельефа дна любого океана по вашему выбору. На разрезе изобразите основные формы рельефа и подпишите названия тех из них, которые обозначены на карте полушарий.
Расскажите о явлениях, возникающих в земной коре и на ее поверхности под воздействием человеческой деятельности.
Содержание:
Введение…………………………………………………………………………..2
1. Строение Земли ……………………………………………………………….3
2. Состав земной коры……………………………………………………………5
3.1. Состояние Земли …………………………………………………………….7
3.2.Состояние земной коры………………………………………………………8
Список используемой литературы………………………….…………………10
Введение
Земная кора — внешняя твёрдая оболочка Земли (геосфера). Ниже коры находится мантия, которая отличается составом и физическими свойствами — она более плотная, содержит в основном тугоплавкие элементы. Разделяет кору и мантию граница Мохоровичича, или сокращённо Мохо, на которой происходит резкое увеличение скоростей сейсмических волн. С внешней стороны большая часть коры покрыта гидросферой, а меньшая находится под воздействием атмосферы.
Кора есть на большинстве планет земной группы, Луне и многих спутниках планет-гигантов. В большинстве случаев она состоит из базальтов. Земля уникальна тем, что обладает корой двух типов: континентальной и океанической.
1. Строение Земли
Большую часть поверхности Земли (до 71%) занимает Мировой океан. Средняя глубина Мирового океана — 3900 м. Существование осадочных пород, возраст которых превосходит 3,5 млрд. лет, служит доказательством существования на Земле обширных водоемов уже в ту далекую пору. На современных континентах более распространены равнины, главным образом низменные, а горы — в особенности высокие — занимают незначительную часть поверхности планеты, так же как и глубоководные впадины на дне океанов. Форма Земли, как известно близкая к шарообразной, при более детальных измерениях оказывается очень сложной, даже если обрисовать ее ровной поверхностью океана (не искаженной приливами, ветрами, течениями) и условным продолжением этой поверхности под континенты. Неровности поддерживаются неравномерным распределением массы в недрах Земли.
Одна из особенностей Земли — ее магнитное поле, благодаря которому мы можем пользоваться компасом. Магнитный полюс Земли, к которому притягивается северный конец стрелки компаса, не совпадает с Северным географическим полюсом. Под действием солнечного ветра магнитное поле Земли искажается и приобретает «шлейф» в направлении от Солнца, который простирается на сотни тысяч километров.
О внутреннем строении Земли, прежде всего, судят по особенностям прохождения сквозь различные слои Земли механических колебаний, возникающих при землетрясениях или взрывах. Ценные сведения дают также измерения величины теплового потока, выходящего из недр, результаты определений общей массы, момента инерции и полярного сжатия нашей планеты. Масса Земли найдена из экспериментальных измерений физической постоянной тяготения и ускорения силы тяжести. Для массы Земли получено значение 5,967 1024 кг. На основе целого комплекса научных исследований была построена модель внутреннего строения Земли.
Твердая оболочка Земли — литосфера. Ее можно сравнить со скорлупой, охватывающей всю поверхность Земли. Но эта «скорлупа» как бы растрескалась на части и состоит из нескольких крупных литосферных плит, медленно перемещающихся одна относительно другой. По их границам концентрируется подавляющее число землетрясений. Верхний слой литосферы — это земная кора, минералы которой состоят преимущественно из оксидов кремния и алюминия, оксидов железа и щелочных металлов. Земная кора имеет неравномерную толщину: 35-65 км на континентах и 6-8 км под дном океана. Верхний слой земной коры состоит из осадочных пород, нижний из базальтов. Между ними находится слой гранитов, характерный только для континентальной коры. Под корой расположена так называемая мантия, имеющая иной химический состав и большую плотность. Граница между корой и мантией называется поверхностью Мохоровича. В ней скачкообразно увеличивается скорость распространения сейсмических волн. На глубине 120-250 км под материками и 60-400 км под океанами залегает слой мантии, называемый астеносферой. Здесь вещество находится в близком к плавлению состоянии, вязкость его сильно понижена. Все литосферные плиты как бы плавают в полужидкой астеносфере, как льдины в воде. Более толстые участки земной коры, а так же участки, состоящие из менее плотных пород, поднимаются по отношению к другим участкам коры. В то же время дополнительная нагрузка на участок коры, например, вследствие накопления толстого слоя материковых льдов, как это происходит в Антарктиде, приводит к постепенному погружению участка. Такое явление называется изостатическим выравнивание. Ниже астеносферы, начиная с глубины около 410 км «упаковка» атомов в кристаллах минералов уплотнена под влиянием большого давления. Резкий переход обнаружен сейсмическими методами исследований на глубине около 2920 км. Здесь начинается земное ядро, или, точнее говоря, внешнее ядро, так как в его центре находится еще одно — внутреннее ядро, радиус которого 1250 км. Внешнее ядро, очевидно, находится в жидком состоянии, поскольку поперечные волны, не распространяющиеся в жидкости, через него не проходят. С существованием жидкого внешнего ядра связывают происхождение магнитного поля Земли. Внутреннее ядро, по-видимому, твердое. У нижней границы мантии давление достигает 130 ГПа, температура там не выше 5000 К. В центре Земли температура, возможно, поднимается выше 10 000 К.
2. Состав земной коря
Земная кора состоит из нескольких слоев, толщина и строение которых различны в пределах океанов и материков. В связи с этим выделяют океанический, материковый и промежуточный типы земной коры, которые будут описаны дальше.
По составу в земной коре выделяют обычно три слоя – осадочный, гранитный и базальтовый.
Осадочный слой сложен осадочными горными породами, являющимися продуктом разрушения и переотложения материала нижних слоев. Этот слой хотя и покрывает всю поверхность Земли, но местами настолько тонок, что практически можно говорить о его прерывистости. В то же время иногда он достигает мощности в несколько километров.
Гранитный слой сложен в основном магматическими породами, образовавшимися в результате застывания расплавленной магмы, среди которых преобладают разности, богатые кремнеземом (кислые породы). Этот слой, достигающий на материках мощности 15-20 км, под океанами сильно сокращается и даже может совсем отсутствовать.
Базальтовый слой также слагается магматическим веществом, но более бедным кремнеземом (основными породами) и обладающим большим удельным весом. Этот слой развит в основании земной коры во всех областях земного шара.
Материковый тип земной коры характеризуется присутствием всех трех слоев и является значительно более мощным, чем океанический.
Земная кора представляет собой основной объект изучения геологии. Земная кора состоит из весьма разнообразных горных пород, состоящих из не менее разнообразных минералов. При изучении горной породы прежде всего исследуют ее химический и минералогический состав. Однако этого недостаточно для полного познания горной породы. Одинаковый химический и минералогический состав могут иметь породы различного происхождения, а следовательно, и различных условий залегания и распространения.
Под структурой породы понимают размеры, состав и форму слагающих ее минеральных частиц и характер их связи друг с другом. Различают разные типы структур в зависимости от того, сложена ли горная порода из кристаллов или аморфного вещества, какова величина кристаллов (целые кристаллы или обломки их входят в состав породы), какова степень окатанности обломков, совершенно не связанны друг с другом образующие породу минеральные зерна или они спаяны каким-либо цементирующим веществом, непосредственно срослись друг с другом, проросли друг друга и т. д.
Под текстурой понимают взаиморасположение составляющих породу компонентов, или способ заполнения ими пространства, занимаемого горной породой. Примером текстур могут быть: слоистая, когда порода состоит из чередующихся слоев разного состава и структуры, сланцеватая, когда порода легко распадается на тонкие плитки, массивная, пористая, сплошная, пузырчатая и т.д.
Под формой залегания горных пород понимается форма тел, образуемых ими в земной коре. Для одних пород – это пласты, т.е. сравнительно тонкие тела, ограниченные параллельными поверхностями; для других – жилы, штоки и т.п.
В основу классификации горных пород кладется их генезис, т.е. способ происхождения. Выделяют три крупные группы пород: магматические, или изверженные, осадочные и метаморфические.
Магматические породы образуются в процессе застывания силикатных расплавов, находящихся в недрах земной коры под большим давлением. Эти расплавы получили название магмы (от греческого слова «мазь»). В одних случаях магма внедряется в толщу лежащих выше пород и застывает на большей или меньшей глубине, в других – она застывает, излившись на поверхность Земли в виде лавы.
Осадочные породы образуются в результате разрушения на поверхности Земли ранее существовавших пород и последующего отложения и накопления продуктов этого разрушения.
Метаморфические породы представляют собой результат метаморфизма, т.е. преобразования ранее существовавших магматических и осадочных горных пород под влиянием резкого повышения температуры, повышения или изменения характера давления (смены всестороннего давления на ориентированное), а также под влиянием других факторов.
3.1. Состояние Земли
Состояние земли характеризуется температурой, влажностью, физической структурой и химическим составом. Деятельность человека и функционирование растительного и животного мира могут улучшать и ухудшать показатели состояния земли. Основными процессами воздействия на землю являются: безвозвратное изъятие из сельскохозяйственной деятельности; временное изъятие; механическое воздействие; добавка химических и органических элементов; вовлечение в сельскохозяйственную деятельность дополнительных территорий (осушение, орошение, вырубка леса, рекультивация); нагревание; самовозобновление.
3.1. Состояние земной коры
В последние время наблюдается весьма сложная картина распределения полей сжимающих и растягивающих напряжений, выявленная китайским геологом Х.С. Лю (1978 год) и связанная с взаимодействием разных по размерам плит земной коры, что вызывает образование сдвиговых нарушений, при которых края плит скользят друг относительно друга. По расчетам П.Н. Кропоткина, участки земной коры, охваченные растяжением, не превышают 2% общей площади, а вся остальная ее часть находится в состоянии сжатия.
Выявленная усилиями исследователей разных стран в последние десятилетия глобальная картина напряженного состояния земной коры дала очень много для понимания тонуса литосферы, как образно заметили С.И. Шерман и Ю.И. Днепровский (1989 год) [2]. Этот тонус оказывает непосредственное влияние на геологические процессы, происходящие в настоящее время, и прежде всего на сейсмологические, что позволяет ставить вопрос о долгосрочных прогнозах землетрясений.
В чем кроется причина практически повсеместного сжатия, наблюдаемого в земной коре? Одно из возможных объяснений заключается в признании кратковременного уменьшения радиуса Земли, что обеспечивает возникновение эффекта сжатия. Для того чтобы доказать изменение радиуса Земли, необходимы точные данные по вариациям силы тяжести, флуктуациям скорости вращения Земли и чэндлеровским колебаниям полюса. Удовлетворительные данные по этим вопросам в настоящее время недостаточны, и, следовательно, возможность сокращения радиуса Земли пока рассматривается как гипотеза.
Существуют методы выявления не только современных, но и древних полей напряжений, что дает возможность понять многие геологические закономерности, например размещение рудных залежей, почти всегда связанных с участками растяжения (рис. 4). Зная положение таких зон в прошлые эпохи, можно прогнозировать поиски рудных полезных ископаемых. То же касается и сейсмичности. Например, американские геологи М.Д. Зобак и М.Л. Зобак доказали, что палеосейсмические зоны внутри Северо-Американской плиты еще в историческое время были очень активными, хотя сейчас находятся в состоянии покоя. Изменение поля напряжений может вызвать новую активизацию и возобновление землетрясений.
Усилия ученых сейчас направлены на составление специальных карт с показом на них ориентировки осей главных напряжений, кроме того, важно вычленить составляющие разного ранга поля напряжений. Энергичная техногенная деятельность человека: создание огромных водохранилищ, откачка колоссальных объемов газа, нефти, воды из земных недр, разработка глубоких карьеров — все это нарушает естественные поля напряжений и существующее динамическое равновесие в земной коре, особенно ее верхней части. Поэтому необходимо наблюдать за современными полями напряжений, в том числе и точными инструментальными методами.
Список используемой литературы
1. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия. – М.: Логос, 2000. – 627 с.
2. Кропоткин П.Н. Тектонические напряжения в земной коре // Геотектоника. 1996. № 2. С. 3-5.
3. Напряженное состояние земной коры: (По измерениям в массивах горных пород). М.: Наука, 1973. 188 с.
4. Жуков М.М, Славин В.И, Дунаева Н.Н. Основы геологии.–М.: Госгеолтехиздат, 1961.
5. Лейялль Ч. Основные начала геологии или новейшие изменения земли и её обитателей.– Пер с англ., ТТ. I II, 1986.
Земная кора наряду с верхней частью мантии – главные составляющие литосферы (твердой оболочки Земли). Земная кора отличается большими неровностями на суше, и в некоторых местах ее толщина может достигать семидесяти километров. Речь идет прежде всего о горных массивах. Ученые рассчитывают толщину, исходя из скорости распространения сейсмических волн.
Различие в строении земной коры оказало непосредственное влияние на формирование материков, их существование и взаимное расположение. Исследователи уверены, что несколько миллионов лет назад наша планета выглядела совершенно по-другому, и движение литосферных плит постепенно сформировало нынешнее расположение материков. Впервые научную теорию о дрейфе материков смог сформулировать известный географ из Германии Венегер Альфред.
Известно, что довольно долгое время человек не мог точно определить содержание химических веществ в земной коре. Однако с развитием науки стало известно, что больше всего в земной коре содержится кислорода, если брать глубину до шестнадцати километров.
Кислород составляет порядка пятидесяти процентов от общего веса. Второе место занимает алюминий – около семи-восьми процентов. Калий, кальций, магний, натрий в общем составляют чуть более десяти процентов от общей массы.
Оказывается, в античную эпоху также предпринимались попытки изучить геологическое строение земной коры, хоть и методы были довольно примитивными, если сравнивать с сегодняшним днем. Например, Диодор Сицилийский писал, что «рабочие смогли найти очень блестящие жилы благодаря свойствам земли». Речь шла о золоте.
Немало интереса представляет движение земной коры. В частности, несколько миллионов лет назад Индия была частью африканского континента. Однако движение земной коры привело к тому, что она попросту откололась и после совершения небольшой дуги «врезалась» в Евразию. Столкновение привело к образованию Гималаев. Кстати, некоторые ученые придерживаются того мнения, что, возможно, от Африки отколется еще один кусок.
1.Типы земной коры.
Различают 2 основных вида земной коры: континентальный и океанический и 2 переходных типа — субконтинентальный и субокеанический.
Континентальный тип земной коры имеет мощность от 35 до 75 км., в области шельфа — 20 — 25 км., а на материковом склоне выклинивается. Выделяют 3 слоя континентальной коры:
1 — ый — верхний, сложенный осадочными горными породами мощностью от 0 до 10 км. на платформах и 15 — 20 км. в тектонических прогибах горных сооружений.
2 — ой — средний Lгранитно — гнейсовый¦ или Lгранитный¦ — 50 — граниты и 40 % гнейсы и др. метаморфизированные породы. Его средняя мощность — 15 — 20 км. (в горных сооружениях до 20 — 25 км.).
3 — ий — нижний, Lбазальтовый¦ или Lгранитно — базальтовый¦, по составу близок к базальту. Мощность от 15 — 20 до 35 км. Граница между Lгранитовым¦ и Lбазальтовым¦ слоями — раздел Конрада.
По современным данным океанический тип земной коры также имеет трехслойное строение мощностью от 5 до 9 (12) км., чаще 6 -7 км.
1 — ый слой — верхний, осадочный, состоит из рыхлых осадков. Его мощность — от нескольких сот метров до 1 км.
2 — ой слой — базальты с прослоями карбонатных и кремниевых пород. Мощность от 1 — 1,5 до 2,5 — 3 км.
3 — ий слой — нижний, бурением не вскрыт. Сложен основными магматическими породами типа габрро с подчиненными, ультраосновными породами (серпентинитами, пироксенитами).
Субконтинентальный тип земной поверхности по строению аналогичен континентальному, но не имеет четко выраженного раздела Конрада. Этот тип коры связан обычно с островными дугами — Курильскими, Алеутскими и окраинами материков.
1 — ый слой — верхний, осадочно — вулканогенный, мощность — 0,5 — 5 км. (в среднем 2 — 3 км.).
2 — ой слой — островодужный, Lгранитный¦, мощность 5 — 10 км.
3 — ий слой — Lбазальтовый¦, на глубинах 8 — 15 км., мощностью от 14 — 18 до 20 — 40 км.
Субокеанический тип земной коры приурочен к котловинным частям окраинных и внутриконтинентальных морей (Охотское, Японское, Средиземное, Черное и др.). По строению близок к океаническому, но отличается повышенной мощностью осадочного слоя.
1 — ый верхний — 4 — 10 и более км., располагается непосредственно на третьем океаническом слое мощностью 5 — 10 км.
Суммарная мощность земной коры — 10 — 20 км., местами до 25 — 30 км. за счет увеличения осадочного слоя.
Своеобразное строение земной коры отмечается в центральных рифтовых зонах срединно — океанических хребтов (срединно — атлантический). Здесь, под вторым океаническим слоем располагается линза (или выступ) низкоскоростного вещества (V = 7,4 — 7,8 км / с). Предполагают, что это либо выступ аномально разогретой мантии, или смесь корового и мантийного вещества.
2.Гипотезы тектонического развития Земли и земной коры.
Гипотеза дрейфа материков.
Наиболее полную гипотезу дрейфа материков развил в 1912 г. известный немецкий геофизик А. Вегенер.
Согласно представлениям А. Вегенера вся поверхность Земли первоначально была покрыта сплошным тонким гранитным слоем. В палеозойскую эру весь гранитный материал собрался весь в один блок. Образовался единый праматерик — Пангея (греч. Lпан¦ — всеобщий, Lге¦ — земля). Он возвышался над уровнем окружавшего его безбрежного океана. Причиной этого могло явиться воздействие приливных и центробежных сил. Приливные силы связаны с притяжением Солнца и Луны; они действуют на земной поверхности с востока на запад. Центробежные силы вызваны вращением Земли и направлены от полюсов к экватору. В середине мезозойской эры Пангея начала раскалываться на отдельные глыбы — континенты. Под влиянием тех же сил они стали отплывать друг от друга в широтном направлении. Например, Америка откололась от Европы и Африки и продвинулась на запад. В промежутке между ними возник Атлантический океан. Южная Америка и Африка в своем движении испытали поворот по часовой стрелке. В результате перемещения Антарктиды к югу, Австралии к юго — востоку, а Индостана к северо — востоку между ними образовался Индийский океан. Таким образом, в гипотезе Вегенера Атлантический и Индийский океаны рассматриваются как вторичные, а Тихий океан — как остаток первичного океана. Площадь его последовательно уменьшалась в результате надвигания на него со всех сторон материков.
Гипотеза расширения Земли.
Сторонники этой гипотезы предполагают, что объем земного шара первоначально был намного меньшим, чем сейчас. Радиус Земли составлял 3500 — 4000 км., а ее поверхность была вдвое меньше современной. Океанов еще не существовало. Материковая кора покрывала сплошной оболочкой весь земной шар. По мнению одних исследователей, расширение Земли началось с конца палеозойской эры. Другие считают, что это произошло в меловом периоде. С этого момента радиус Земли стал увеличиваться ежегодно приблизительно на 0,6 мм. Вследствие расширения первоначально единая материковая кора растрескалась. Образовались отдельные континенты, они все дальше и дальше отодвигались друг от друга по мере дальнейшего расширения Земли. В промежутках между материками обнажался подкоровый слой. Сюда проникало поднимавшееся снизу мантийное вещество, образуя новую кору океанического типа.
Пульсационная гипотеза.
В начале ХХ в. была высказана идея о том, что эпохи расширения Земли сменяются эпохами ее сжатия.
По их представлениям, эпохам сжатия соответствуют горообразовательные фазы, эпохам расширения — периоды покоя и прогибания бассейнов. Растяжение земной коры сосредоточено главным образом в рифтовых зонах. Оно компенсируется сжатием коры в области глубоководных желобов и горноскладчатых систем. Эффекты сжатия и растяжения распределяются неравномерно на поверхности Земли. Вследствие многократного попеременного сжатия и растяжения происходит дрейф глыб земной коры от зон растяжения к зонам сжатия. Так, например, происходит движение Сирийско — Аравийской плиты от грабенов Красного моря и Аденского залива в сторону складчатых хребтов Тавра, Загроса и Кавказа.
3.Гипотеза движения плит литосферы.
Особенности перемещения литосферных плит описали в конце 60 — х годов В. Джасон Морган, Ксавье Ле Пиннон и др. По их представлениям поверхность Земли разделяется на 9 основных (1.Тихоокеанская; 2.Северо — Американская; 3.Евроазиатская; 4.Кокосовая; 5.Наска; 6.Южно — Американская; 7.Африканская; 8.Индо — Австралийская; 9.Антарктическая) и несколько мелких жестких литосферных плит. В их состав входят не только континенты, но и смежные части океанического дна. Главными границами плит литосферы являются рифты срединно — океанических хребтов, глубоководные желоба и складчатые горы по окраинам континентов.
От линии срединно — океанических хребтов вследствие новообразования здесь океанической коры происходит раздвигание (в разные стороны) литосферных плит. Наращивание океанической коры вдоль осей рифтовых долин компенсируется его разрушением на противоположном краю плиты — в зоне глубоководного желоба. Предполагается, что здесь движущаяся от срединного хребта пластина океанической литосферы изгибается и погружается в астеносферу под углом 45° под движущуюся навстречу пластину континентальной литосферы. Погружение это происходит до глубины 700 км (см.рис.).
Ряд ученых считают, что подобные представления слабо аргументированы.
Содержание
Введение 2
Кора земли, формирование рельефа, основные положения тектоники_ 3
Заключение 20
Список литературы_ 21
Введение
По сравнению с размерами земного шара, земная кора составляет 1/200 его радиуса. Но эта «пленка» – самое сложное по строению и до сих пор наиболее загадочное образование нашей планеты. Главнейшая особенность коры в том, что она служит пограничным слоем между земным шаром и окружающим нас космическим пространством. В этой переходной зоне между двумя стихиями мироздания – космосом и веществом планеты – постоянно происходили сложнейшие физико-химические процессы, и, что замечательное, следы этих процессов в значительной степени сохранились.
Основными целями работы является:
— рассмотреть основные этапы формирование рельефа земли;
— определить строение коры земли, ее составляющие.
Кора земли, формирование рельефа, основные положения тектоники
Тектонической платформой геологи называют области с двухъярусным строением – внизу смятый в складки плотный фундамент, выше пологo лежащий рыхлый осадочный чехол. После образования фундамента тектонические движения на платформах были вялыми, малоинтенсивными. Они привели лишь к пологим изгибам поверхности фундамента и лежащего на нем осадочного чехла. В пределах платформ выделяют два вида структур – щиты и плиты. Первые вплоть до настоящего времени испытывали поднятия; в их пределах осадочный чехол отсутствует. На щитах длительно (до миллиарда лет) идет размыв кристаллических пород фундамента, благодаря чему на дневную поверхность выходит наиболее древние породы с возрастом 2–3 млрд. лет. На одном из участков Канадского щита (в Гренландии) недавно обнаружены самые древние из выходящих на земную поверхность породы.Их абсолютный возраст (3,7-3,8 млрд. лет) лишь на немного ниже возраста образования Земли как планеты (4,5 млрд. лет).
Плитами называются пространства платформ, фундамент которых перекрыт осадочным слоем. Крупные отрицательные структуры (прогибы) в пределах плит именуются синеклизами. По форме синеклиза напоминает пологое блюдце. Следует, правда, отметить, что округлые синеклизы встречаются редко. Чаще их границы образуют овалы или «совок», открытый к краям платформы. Бурением и геофизическими исследованиями установлено, что в основании синеклизы расположены грабены – узкие прогибы в фундаменте, ограниченные с обеих сторон разломами. Схематично формирование синеклизы можно представить таким путем – спустя некоторое время после движений, смявших в складки породы фундамента, платформа была рассечена разломами, вдоль которых образовались грабены; позже область прогибания расширилась и в опускания была вовлечена вся площадь синеклизы.
Второй класс структур земной коры – геосинклинали. Важнейшая отличительная их черта – много большая контрастность движений по сравнению с платформами. На геологической карте геосинклинальные зоны выходят в виде протяженных узких полос разного цвета. Особенно наглядно видно это на примере Урала, который, как цветной шарф, пересекает с сeвера на юг нашей страны геологическую карту. Образованию геосинклинального пояса также предшествовало заложение системы разломов. Но эти разломы были большой протяженности (тысячи километров), возможно, и более глубокого заложения, а главное концентрировались в один пояс, располагаясь друг от друга на относительно небольшом расстоянии (30–100 км).[1]
Вдоль таких глубинных разломов возникли геосинклинальные прогибы, в которых накопилось до 10–30 км. Осадков. Пространства между геосинклинальными прогибами оставались относительно инертными (их именуют срединными массивами). Геосинклинальные прогибы развивались в течение одного-двух геотектонических этапов длительностью по 180–200 млн. лет, после чего прогибание обычно прекращалось, сменяясь горообразованием и складчатостью. Наступал режим, близкий к платформенному. Через определенный промежуток времени могла заложиться новая система разломов или же частично ожить ранее существовавшая, и геосинклинальный режим возобновлялся.[2]
Возникшие глубинные разломы с равным успехом рассекали как древние платформенные территории, так и пространства, ранее занятые геосинклиналями. Геосинклинальный и платформенный режимы могли чередоваться во времени.
Хотя геологи обычно противопоставляют геосинклинали платформам, становится все более очевидным, что лишь крайние члены последовательного ряда геологических структур. В пределах платформ обнаружены впадины, например Прикаспийская синеклиза на Восточно-Европейской платформе, где мощность осадков достигает 25 км, как и в геосинклинальных прогибах. С другой стороны, известны геосинклинальные прогибы, например Карпаты, где мощность осадков не более 5–7 км, что часто встречается на платформе.
Но не следует и преуменьшать различие платформ и геосинклинальной. Последним свойственны не только большие мощности осадков и контрастное их изменение, но и сложная складчатость, а также интенсивный магматизм: излияние лав или внедрение крупных магматических тел – батолитов.
Магматические породы земной коры различаются по химизму и структуре. В зависимости от химического состава магматические породы разделяются на четыре группы (табл. 1.).
Если магматические породы излились на земную поверхность и застыли в виде лав, то они плохо раскристаллизованы, минералы в них почти не видны. Такие по- S роды называются эффузивными. Магматические породы, застывшие на глубине нескольких километров, именуются интрузивными. В зависимости от химического состава эффузивные породы разделяются на кислые (липариты), 3 средние (андезиты) и основные (базальты). Разумеется, существует огромное число переходных разностей, для которых петрографы предложили специальные наименования.
Сравнительное изучение геологических структур с разной историей позволило установить, что развитие нашей планеты имело определенную периодичность. Длительные циклы преобладающего погружения, сопровождаемого накоплением осадков, сменялись более кратковременными периодами поднятий, складкообразования и размыва. Обнаружены циклы разных порядков. Наиболее крупными за последние 500–600 млн. лет геологической истории являются каледонский, герцинский и альпийский геотектонические этапы. Длительность каждого из них приблизительно 180 млн. лет. В последнее десятилетие выделен так называемый байкальский геотектонический этап, который предшествовал каледонскому, однако длительности он равен или даже больше каледонского, герцинского и альпийского, вместе взятых. По-видимому, байкальский этап отвечает более крупному мегаэтапу высшего порядка. Геотектонические этапы не совпадают с эрами, выделенными на основании изучения истории органической жизни на планете.
Таблица 1. Химический состав магматических и осадочных пород[3]
Нигде окончания геотектонического этапа, часто завершающегося горообразованием, одни геосинклинальные зоны вновь вовлекались в прогибание, другие же длительное время оставалось как бы законсервированными–становились платформами. Такие зоны получили название по времени последнего этапа прогибания. Геосинклинальные зоны, прекратившие прогибаться и смятые в складки к концу байкальского этапа, стали именоваться байкалидами, к концу каледонского – каледонидами и далее – герцинидами и альпидами.
Основными геологическими телами в земной коре являются складчатые комплексы. Это толщи пород, образовавшиеся в течение геотектонического цикла длительностью 150–200 млн. лет. В областях, переживших геосинклинальный этап развития, мощность складчатого комплекса 5–20 км. Перед образованием следующего предыдущий сжимается в складки, метаморфизуется, пронизывается интрузиями, частично срезается эрозией. Поэтому породы более позднего складчатого комплекса чаще ложатся на смятые в складки слои предшествующего, т.е. негласно. Ниже мы покажем, что именно эти геологические тела – складчатые комплексы – фиксируются при геофизических исследованиях как основные сейсмические слои земной коры.[4]
В специальной геологической литературе по этому вопросу существуют различные точки зрения, но наиболее распространенным мнением является следующее. Первоначально на Земле не было коры. Затем в результате вулканических извержений стали выделяться из мантии базальты, образовавшие тонкую базальтовую кору, сходную до некоторой степени с современной корой океанов. С течением времени земная кора становилась все толще, пока не достигла толщины современной коры континентов. Неоднократно подсчитывались объемы вулканического материала, извергнутого из мантии Земли за год. Если это количество вулканических выбросов умножить на длительность жизни Земли как планеты (4,5 млрд. лет), то окажется, что из земных недр выделилось такое количество вещества, которое сравнимо с объемом всей современной коры. Совпадение этих цифр было одним из доказательств того, что земная кора в ходе геологической истории постепенно наращивалась за счет поступающих из мантии вулканических продуктов.
Однако изложенная схема образования коры представляется чересчур упрощенной, а главное неверной для начальных этапов ее становления. Нет возражений против того, что поступающий из мантии вулканический материал преимущественно базальтового состава играет существенную роль в общем объеме вещества земной коры. Но процесс формирования современной земной коры не был односторонним актом накопления вулканических толщ на земной поверхности. Рассматриваемая гипотеза исключает обратное поступление корового материала в мантию Земли. Между тем процесс поглощения земной коры мантией развит не менее широко, чем выделение из мантии вулканических продуктов. Противоречит данным геологии и предположение о том, что в глубоком архее (3–4 млрд. пет назад) земная кора была много тоньше, чем в настоящее время.
Какими же фактами мы располагаем, чтобы судить о начальных этапах формирования земной коры? Их три группы. Во-первых, это сравнительный анализ современного строения коры под древнейшими и молодыми геологическими структурами; во-вторых, результаты изучения древнейших пород, обнажающихся сейчас на дневной поверхности; в-третьих, космогонические представления об условиях образования нашей планеты. Рассмотрим их поочередно. Читатель уже знает, что в среднем толщина земной коры и под древними платформами, и под складчатыми сооружениями, закончившими геосинклинальное развитие всего 100–200 млн. пет назад, приблизительно одинакова. Но если древние платформы, не испытавшие в течение последних 2–3 млрд. лет сколько-нибудь интенсивных движений, имеют сейчас кору толщиной около 40 км, то есть серьезные основания считать, что такая же толщина коры была под ними и 2–3 млрд. лет назад. Следовательно, за отрезок времени, равный половине всего возраста Земли, средняя толщина земной коры на нашей планете не изменилась.
Этот вывод подтверждается изучением геологического разреза древнейших горных пород, обнажающихся на платформах. Составление детальных разрезов архейских пород показало, что мощности их измеряются огромными цифрами: 15–25 км и более. Свидетельствуют о мощной коре и результаты изучения условий образования минералов, которыми сложены сейчас высокометаморфизованные толщи архейских пород. Установлено, что распространенные в архейских горных породах Алданского щита минералы возникли при давлениях 5–10 тыс. атм. и температуре 600–800°С. Но такие давления бывают на глубине 20–35 км. Следовательно, в момент образования этих метаморфических минералов архейские осадки были погружены на указанные глубины. Возраст древнейших метаморфизованных пород Земли около 3,7–3,8 млрд. лет. Значит уже тогда земная кора континентов имела толщину, не меньшую, чем сейчас (30–40 км). А ведь это было спустя лишь миллиард лет после образования Земли как планеты.
Ну, а, какой же была кора в. первый миллиард лет истории планеты? Некоторое, правда самое общее, представление о начальных этапах развития коры дает космогония. В последние годы благодаря исследованиям советского астронома В.С. Сафронова стали более ясны условия в начальный период жизни Земли. Согласно современной теории происхождения планет, сформулированной впервые академиком О.Ю. Шмидтом, Земля образовалась путем аккумуляции твердого рассеянного вещества, состоящего из частиц и тел различных размеров. «Зона питания» формировавшейся Земли простиралась почти от орбиты Венеры до орбиты Марса. Постепенно мельчайшие частицы и метеориты различных размеров объединялись в более крупные тела – астероиды, которые затем падали на образующуюся Землю. Самые большие из них составляли около 0,001 массы Земли, радиусы их достигали нескольких сотен километров. Период образования Земли из падающих на нее тел длился примерно 100 млн. лет. Хотя, по нашим понятиям, это время огромно, оно составило всего лишь 2–3% от всей геологической жизни планеты.[5]
Гидростатическое давление внутри Земли зависит от веса пород и, значит, в течение всей истории планеты было одинаковым. Толщина коры, т.е. зоны гидратированных ультраосновных пород, определялась тогда, как и сейчас, прежде всего давлением и температурой. На примере Урала известно, что там, где ультраосновные породы мантии выведены на дневную поверхность, они претерпели изменения (серпентинизированы) до глубины 45 км, где проходит граница Мохоровичича, принимаемая за основание коры. Если на начальной стадии формирования коры температура в верхних слоях Земли была такая же, как в настоящее время, то мощность ее составляла порядка 45 км.
Таким образом, уже в самом начале развития Земли как планеты существовали условия для возникновения мощной земной коры, подобной современной коре континентов. Тот факт, что в раннем архее (4–3,5 млрд. лет назад), т.е. спустя лишь 0,5–1 млрд. лет после образования Земли, земная кора имела мощность 30–45 км, подтверждает наши рассуждения.
Безусловно, поступающий из мантии вулканический материал является важнейшей составной частью вещества земной коры, однако несомненно и то, что первоначальная земная кора возникла за счет раздробления и гидратации ультраосновных пород, слагавших астероиды и метеориты. Эта кора, конечно, была более основной и не сильно отличалась от состава мантии.[6] Период образования Земли как планеты, длившийся, по расчетам В.С. Сафронова, приблизительно 100 млн. лет, можно рассматривать как первую стадию эволюции нашей планеты.
Рудный бассейн Садбери имеет овальную форму размером 60х27 км. Он располагается на поверхности Канадского кристаллического щита, сложенного гранитами и кварцитами. Строение бассейна напоминает слоеный пирог: внизу залегают рудоносные породы – микропегматиты, диориты и другие, над ними – туф «опанинг», перекрытый слоями шиферных сланцев и песчаников. Была высказана гипотеза о том, что бассейн Садбери появился в результате падения 1700 млн. лет назад (возраст определен методами абсолютной геохронологии) гигантского метеорита. К этой гипотезе привели попытки расшифровать происхождение туфа «опанинг». По строению он представляет собой брекчию – раздробленную и вновь сцементированную породу – Обломки брекчии состоят из окружающих Садбери коренных гранитов. В брекчии со держится много стекла – расплавленных и быстро остыв птах, не успевших раскристаллизоваться минералов. По этим признакам «опанинг» очень напоминает мате риал из известных метеоритных кратеров. Сходство это недавно было подтверждено находкой в Садбери кристаллов кварца, обладающих своеобразной ориентировкой трещин, которые возникают в кварце только под воздействием ударных волн, создающих чрезвычайно высокие давления при ядерных взрывах или при падении гигантски метеоритов. Очевидно, удар гигантского метеорита вызвал и появление глубинных расплавленных масс, содержащих большое количество металлов.
Есть у нас прямые доказательства того, что падение даже относительно небольших метеоритов способно вызвать плавление пород на дне метеоритного кратера. Недавно советским геологом В.Л. Масайтисом была подробно изучена так называемая Попигайская котловина – округлая депрессия диаметром 100 км, расположенная на севере Сибири, в бассейне реки Хатанги. Катастрофа произошла примерно 30 млн. лет назад. Выброшенные во время взрыва крупные глыбы кристаллических пород фундамента Сибирской платформы разлетелись на расстояние до 40 км от края кратера. Удар метеорита вызвал плавление горных пород, в результате чего возникла необычная расплавленная лава с высоким содержанием кремнезема (65%), близкая но химическому составу к породам фундамента платформы и резко отличающаяся по химизму от глубинных трапповых излияний. Таким образом, если не все, то многие из названных механизмов плавления материала коры вследствие падения космических теп действительно существуют. Земную кору второй стадии эволюции Земли можно представить в виде относительно толстого слоя 20–50 км обводненных (серпентинизированных), в той или иной степени раздробленных ультраосновных пород. Местами встречались округлые массивы разных размеров переплавленных основных и ультраосновных пород и лавовые покровы на дне метеоритных кратеров.
Следующая стадия эволюции коры начиналась во второй половине архея (3–2,5 мдрд. пет назад). С этого периода тектоносфера Земли приобрела необходимую хрупкость. Отдельные зоны земной коры в местах максимальных напряжений стали рассекаться глубинными разломами, вдоль которых формировались геосинклинальные пояса и осуществлялся обмен веществом между корой и мантией Земли. Пространства же между такими; поясами разломов были относительно стабильны. В их пределах существовал платформенный режим. Важнейшей особенностью этой стадии развития коры является то, что с течением времени возникали новые системы разломов, а старые постепенно залечивались. В результате в red логической истории нашей планеты наметилось несколько эпох образования новых – геосинклинальных поясов, когда участки с платформенным типом развития сменялись геосинклинальным и наоборот.
Зоны глубинных разломов служили каналами, по которым происходил обмен веществом между корой и мантией Земли. Из мантии вследствие происходящего там плавления на поверхность Земли поступали значительные порции вулканических продуктов, преимущественно в виде базальтовых лав. Но в тех же приразломных зонах осуществлялся и обратный процесс – поглощение осадков из более глубоких горизонтов коры в мантию Земли. Помимо глубинных разломов необходимым условием обмена вещества между корой и мантией Земли является существование в мантии астеносферного слоя, где материал мантии находится в частично расплавленном состоянии и течет в горизонтальном направлении. Но возникновение астеносферного слоя в недрах сформировавшейся Земли возможно лишь тогда, когда ее термическая эволюция уже прошла определенный этап, первичные термальные неоднородности сгладились, а разогревание недр в результате радиоактивного распада достигло состояния, напоминающего современное.
Важнейшей особенностью третьей стадии эволюции земной коры, когда уже происходил обмен веществом между корой и мантией, является постоянное обогащение коры кремнеземом, калием и натрием. Задерживались в коре и радиоактивные элементы, что способствовало плавлению пород и формированию крупных гранитных тел.
Третья стадия развития Земли до некоторой степени продолжается и сейчас, что подтверждается различными типами тектонических движений на континентах. Однако, по-видимому, с начала палеозойской эры, т.е. примерно 0.5 млрд. лет назад, Земля вступила в четвертую свою стадию эволюции, которую мы с полным правом можем именовать океанической. Важнейшей особенностью этой стадии жизни нашей планеты является уничтожение мощной континентальной коры и превращение ее в тонкую океаническую, где, если не считать слоя воды, до границы М всего лишь 5–7 км.
Рассмотрим последовательность событий при формировании тонкой океанической коры, согласно нашей гипотезе океанообразования.
Во впадинах средиземноморского типа и окраинных морях в настоящее время происходит утоньшение коры (океанизация). Формирование впадин Средиземноморья связано с геосинклинальным типом развития коры, тогда как возникновение океанов от этого не зависит. Океаны, k как правило, развиваются на месте древних платформ. Таковы Индийский (на месте прежней Гондваны) и Атлантический океаны. Если океаны граничат со складчатыми поясами, то между ними обычно расположена зона шельфа. Широкий шельф разделяет складчатые сооружения Евразии, Атлантический и Северный Ледовитый океаны. Шельф возникает там, где складчатые пояса расположены поперечно или под углом к океану. Если они параллельны, то служат непреодолимой преградой для океана. Так, геосинклинальный пояс Кордильер и Анд приостановил распространение на восток Тихого океана. На западе Тихий океан предпочел «перепрыгнуть» через складчатую зону Японии, чем ее океанизировать. Следовательно, кора складчатых поясов по каким-то причинам не океанизируется. Выше было показано, что серпентинезированные гипербазиты – это наиболее вероятный состав нижних 20–30 км коры платформ. В складчатых областях, где в противоположность платформам в протерозое и фанерозое преобладало погружение, вещественный состав земной коры иной. Там кора сложена осадками, в той или иной степени метаморфизованными и гранитизированными.
Если исходить из предполагаемого вещественного става земной коры платформ (граниты, гранодиориты – 5 км; габброиды и основные гранулиты – 7 км; серпенти-низированный гипербазит – 30 км), то в результате частичного плавления и выноса вверх воды, щелочей, кремнезема можно представить состав океанической коры: вода и щелочи (соли) – 4 км; кремнезем 2–4 км; анортозит – 5 км.[7]
Связанная в серпентинитах вода в процессе разогрева и частичного плавления континентальной коры поднимается на земную поверхность и вместе с избытком щелочей и кальция дает океанскую зону. Ниже будет находиться слой почти чистого кремнезема, вынесенный на поверхность термальными водами. Еще ниже разместится слой, сложенный преимущественно анортозитами, в котором будут накапливаться выделяющиеся при плавлении кальций и алюминий. Проведенное известным австралийским ученым Т.X. Грином экспериментальное исследование генезиса анортозитов показало, что эти своеобразные породы, состоящие почти целиком из кальциевых полевых шпатов, образуются в результате фракционной кристаллизации или частичного плавления, т.е. когда вследствие разделения и удаления легкоплавких кислых пород возникает анортозитовый остаток.
Третий слой океанической коры может быть сложен и кислыми породами (гранитами), поскольку скорости сейсмических волн в этом слое много ниже, чем в «базальтовом» континентальной воры.
Лежащие под анортозитами мантийные породы океанов образовались частично за счет обезвоживания серпентинитов, частично за счет «зонной плавки», вынесшей вверх избытки щелочей, кремнезема, кальция и алюминия.
При таком перераспределении вещества сохраняются общий баланс элементов, участвующих в процессе океанизации, их суммарный вес и занимаемый ими объем. Нет необходимости прятать какие-либо элементы в мантию или, наоборот, черпать их из нее. Решается проблема воды. Получает объяснение равенство тепловых потоков на древних платформах и в океанах, поскольку количество радиоактивных элементов до и после океанизации не изменяется. Предлагаемый механизм океанизации физически возможен. Необходимое для его течения тепло, как показывают расчеты, в мантий имеется. Иные модели океанизации представляются нереальными.
Обращу внимание, что гипотеза плитовой тектоники также не решает проблемы баланса вещества, как и предложенные ранее гипотезы океанизации (В.В. Белоусов и др.). С позиций гипотезы плит, океаны возникли недавно (в мезозое, кайнозое) и очень быстро (50–100 млн. лет). Непонятно, откуда взялась вода, заполнившая океаны. Не соблюдается условие постоянства вещества океанической и континентальной тектоносферы.
Преобразование континентальной коры в тонкую океаническую возможно, по нашему мнению, лишь в том случае, если первая в значительной степени сложена серпентинизированными гинербазитами. Если же мощность «гранитного» слоя коры превышает 15–20 км, то образуется целый ряд промежуточных типов коры. Они широко известны во всех океанах под архипелагами островов. Мощность коры там меняется в пределах 12–25 км.
Такова утолщенная кора под Гавайскими, Каропинскими, Соломоновыми, Фиджи и другими островами Тихого океана. До 50% площади Индийского, Атлантического и Северного Ледовитого океанов, вместе взятых, занимает кора толщиной 10–20 и даже 30–40 км (Северная Атлантика).
Выше подчеркивалось, что этап океанообразования был непродолжительным (первые десятки миллионов лет). Не исключено, а скорее даже вероятно, что в жизни нашей планеты было несколько этапов океанизации, по-видимому, совпадающих с серединой геотектонического цикла. Возможно, что начало образования некоторых океанов, в особенности Тихого, относится к середине или даже к началу палеозойской эры. Многократная океанизация объясняет относительно небольшие колебания солевого состава Мирового океана. Типичная (5–7 км) океаническая кора, вероятно, сформировалась в результате нескольких (двух и более) эпох океанизации.[8]
Северная Атлантика может служить примером первого этапа океанообразования, когда континентальная и кора еще только начала разрушаться. Так, например, К в Фареро-Шотландском «канале» сейсмическое зондирование показало уничтожение высокоскоростного «базальтового» слоя, тогда как вышележащий, «гранитный» не доизменился в мощности, а лишь слегка прогнулся. Здесь, по-видимому, уже произошла десерпентинизация «базальтового» слоя, а следующая стадия – зонное плавление верхней половины разреза коры – еще не наступила.
Положение зон начальной стадии океанизации в Северной Атлантике позволяет представить пространственную схему этого процесса в следующем виде. По-видимому, океанизация начинается вдоль некоторых зон глубинных разломов, по которым необходимое тепло поступает из мантии в кору быстрее, чем в других местах. Вдоль этих разломов возникают зоны начальной стадии океанизации (Баффинов залив, Датский пролив, Фареро-Шетландский «канал»).
В первую очередь десерпентинизируется (обезвоживается) нижний «базальтовый» слой. В результате нижние части континентальной коры оказываются под глубоководными заливами, как бы съеденными. Выделившаяся при этом вода заполняет образующуюся на поверхности Земли впадину. Если океанизация вступает в следующую стадию, то начинается зонное плавление верхней половины континентальной коры. Отдельные океанизирующиеся полосы расширяются и, сливаясь друг с другом, образуют типичный океан.
Характерный контур Атлантического океана в виде буквы S объясняется, на наш взгляд, тем, что процесс его образования шел по разломам, издревле имевшим такую ориентировку. Срединно-океанический хребет приурочен к одному из таких разломов, но формирование этой протяженной структуры непосредственно не связано с океанизацией, а представляет возникшую уже на океанической коре полосу поднятия, близкую по природе рифтам континентов.
В зонах глубинных разломов, возникавших в континентальной коре, степень серпентинизации гипербазитов резко возрастала и образовалось значительное количество высокомагнитного магнетита. При океанизации континентальной коры глубинные магнитные аномалии материковой коры могли сохраниться, создав полосовые магнитные аномалии, широко известные в океанах.
Геофизики, изучавшие природу магнитных аномалий в океанах, пришли к выводу, что нижние кромки магнитовозмущающих масс в большинстве случаев расположены ниже подошвы океанической – коры, т.е. в верхней мантии. Такой вывод не согласуется с гипотезой разрастания океанического дна, согласно которой магнитные аномалии генерированы вторым слоем океанической коры.[9]
Большая глубинность источников магнитных аномалий в океанах закономерна. Верхние горизонты мантии океанов ранее входили в состав континентальной коры. Эта кора была расчленена разломами, где вследствие серпентинизации накапливался магнетит. Магнитовозмущающие тела, уходящие в мантию океанов, и фиксируют места ранее существовавших глубинных разломов.
Заметим, что для образования в низах земной коры или в верхней мантии зоны, обогащенной магнетитом, достаточно появления системы тонких трещин, нарушивших монолитный массив ультраосновных пород. Проникающая по таким трещинам вода вызовет интенсивную серпентинизацию и, следовательно, обильное выделение магнетита. С.С. Шульц установил, что все геологические структуры континентов, как складчатые, так и платформенные, подвержены планетарной трещиноватости определенного направления. Обнаружены полосы сгущения трещин и зоны их более редкого расположения. Вполне вероятно, что подобного рода тонкая трещиноватость на континентах, ранее существовавших на месте океанов, и была причиной возникновения зон с повышенным содержанием магнетита.
Обширные глубоководные океанические равнины – это, очевидно, былые платформы. Недаром многие геологи по аналогии с континентами называют их талассократонами (опустившимися платформами). О сходстве океанических равнин с платформами материков свидетельствуют их огромные размеры, отсутствие в них каких-либо активных тектонических движений, например, сейсмической деятельности.
Протяженные полосы с промежуточной корой в океанах (подводный Гавайский хребет) – это, возможно, некогда существовавший геосинклинальный пояс. Не случайно, именно к зонам с промежуточной корой приурочено большинство находок в океанах кислых пород (гранитов).
Если эта гипотеза правильна, то по строению и составу современной земной коры океанов возможно, хотя бы в самых общих чертах, представить тектоническое строение континентов, существовавших ранее на месте океанов. Это было бы крайне важно для освещения многих проблем глобальной геологии и геохимии. Ведь сейчас все наши представления о количестве тех или иных химических элементов в земной коре базируются лишь на материале по континентам, последние составляют
Океаническую стадию развития земной коры следует рассматривать как завершение гигантского мегацикла в истории земной коры, длившегося 4–5 млрд. лет. В течение этого периода в коре близ ее поверхности накапливались такие элементы, как кремнезем, щелочи, кальций, создавался гранитный слой; выделялась вода. [10]
Заключение
Необходимо отметить, что изучение строения земли очень занимательно и требует подробного рассмотрения этой темы, включая исторический аспект формирования земли, ее коры.
Человек проник в космос на многие миллионы километров, а в глубь Земли он продвинулся куда меньше.
Итак, в работе рассмотрены:
— строение коры земли;
— основные этапы формирования рельефа;
— положения тектоники.
Список литературы
1. Воронцов П.А. Строение Земли. М., 2008
2. Конок А.А. Рельеф Земли. М., 2006
3. Люфанов Л.Е. Земля таинственная. М., 2006
4. Резанов И.А. Земная кора. М., 2003
5. Черин О.А. Что внутри нашей Земли? М., 2001
[1] Резанов И.А. Земная кора. М.,2003. с. 12
[2] Воронцов П.А. Строение Земли. М., 2008. с. 23
[3] Резанов И.А. Земная кора. М.,2003. с. 17
[4] Люфанов Л.Е. Земля таинственная. М.,2006. с. 12
[5] Воронцов П.А. Строение Земли. М., 2008. с. 21
[6] Люфанов Л.Е. Земля таинственная. М.,2006. с. 22
[7] Конок А.А. Рельеф Земли. М.,2006. с. 33
[8] Черин О.А. Что внутри нашей Земли? М., 2001 с. 39
[9] Черин О.А. Что внутри нашей Земли? М., 2001 с. 42
[10] Конок А.А. Рельеф Земли. М.,2006. с. 12
У земного шара есть несколько оболочек: атмосфера — воздушная оболочка, гидросфера — водная оболочка, литосфера — твердая оболочка.
Третья за отдаленностью от Солнца планета— Земля имеет радиус 6370 км, среднюю плотность— 5,5 г/см2. Во внутреннем строении Земли принято различать следующие слои:
земная кора — верхний слой Земли, в котором могут существовать живые организмы. Толщина земной коры может быть от 5 до 75 км.
мантия — твердый слой, который находится ниже земной коры. Его температура достаточно высока, однако вещество находится в твердом состоянии. Толщина мантии порядка 3 000 км.
ядро — центральная часть земного шара. Его радиус приблизительно 3 500 км. Температура внутри ядра очень высока. Считается, что ядро состоит в основном из расплавленного металла,
предположительно — железа.
Земная кора
Выделяют два основных типа земной коры — континентальный и океанический, плюс промежуточный, субконтинентальный.
Земная кора тоньше под океанами (около 5 км) и толще — под материками (до 75 км.). Она неоднородна, различают три слоя: базальтовый (залегает ниже всего), гранитный и осадочный (верхний). Континентальная кора состоит из трех слоев, тогда как в океанической гранитный слой отсутствует. Земная кора формировалась постепенно: сначала был сформирован базальтовый слой, затем — гранитный, осадочный слой продолжает формироваться и в настоящее время.
Горные породы — вещество, из которого состоит земная кора. Горные породы подразделяются на следующие группы:
1. Магматические горные породы. Они образуются при затвердевании магмы в толще земной коры или на поверхности.
2. Осадочные горные породы. Они образуются на поверхности, формируются из продуктов разрушения или изменения других пород, биологических организмов.
3. Метаморфические горные породы. Они образуются в толще земной коры из других горных пород под действием определенных факторов: температуры, давления.