Внутреннее строение Земли включает три оболочки: земную кору, мантию и ядро. Оболочечное строение Земли установлено дистанционными методами, основанными на измерении скорости распространения сейсмических волн, имеющих две составляющие - продольные и поперечные волны. Продольные (Р) волны связаны с напряжениями растяжения (или сжатия), ориентированными по направлению их распространения. Поперечные (S) волны вызывают колебания среды, ориентированные под прямым углом к направлению их распространения. Эти волны в жидкой среде не распространяются. Основные значения физических параметров Земли даны на рис. 5.1.

Земная кора - каменистая оболочка, сложенная твердым веществом с избытком кремнезема, щелочи, воды и недостаточным количеством магния и железа. Она отделяется от верхней мантии границей Мохоровичича (слоем Мохо), на которой происходит скачок скоростей продольных сейсмических волн примерно до 8 км/с. Этот рубеж, установленный в 1909 г. югославским ученым А. Мохоровичичем, как считают, совпадает с внешней перидотитовой оболочкой верхней мантии. Мощность земной коры (1% от общей массы Земли) составляет в среднем 35 км: под молодыми складчатыми горами на континентах она увеличивается до 80 км, а под сре-динно-океаническими хребтами уменьшается до 6 - 7 км (считая от поверхности океанского дна).

Мантия представляет собой наибольшую по объему и весу оболочку Земли, простирающуюся от подошвы земной коры до границы Гутенберга, соответствующей глубине приблизительно 2900 км и принимаемой за нижнюю границу мантии. Мантию подразделяют на нижнюю (50% массы Земли) и верхнюю (18%). По современным представлениям, состав мантии достаточно однороден вследствие интенсивного конвективного перемешивания внутримантийными течениями. Прямых данных о вещественном составе мантии почти нет. Предполагается, что она сложена расплавленной силикатной массой, насыщенной газами. Скорости распространения продольных и поперечных волн в нижней мантии возрастают, соответственно, до 13 и 7 км/с. Верхняя мантия с глубины 50-80 км (под океанами) и 200-300 км (под континентами) до 660-670 км называется астеносферой. Это слой повышенной пластичности вещества, близкого к температуре плавления.

Ядро представляет собой сфероид со средним радиусом около 3500 км. Прямые сведения о составе ядра также отсутствуют. Известно, что оно является наиболее плотной оболочкой Земли. Ядро также подразделяется на две сферы: внешнее, до глубины 5150 км, находящееся в жидком состоянии, и внутреннее - твердое. Во внешнем ядре скорость распространения продольных волн падает до 8 км/с, а поперечные волны не распространяются вовсе, что принимается за доказательство его жидкого состояния. Глубже 5150 км скорость распространения продольных волн возрастает и вновь проходят поперечные волны. На внутреннее ядро приходится 2% массы Земли, на внешнее - 29%.

Внешняя «твердая» оболочка Земли, включающая земную кору и верхнюю часть мантии, образует литосферу (рис. 5.2). Ее мощность составляет 50-200 км.

Рис. 5.1. Изменение физических параметров в недрах Земли (по С.В.Аплонову, 2001)

Рис. 5.2. Внутреннее строение Земли и скорости распространения продольных (Р) и поперечных (S) сейсмических волн (по С. В. Аплонову, 2001)

Литосферу и подстилающие подвижные слои астеносферы, где обычно зарождаются и реализуются внутриземные движения тектонического характера, а также часто находятся очаги землетрясений и расплавленной магмы, называют тектоносферой.

Состав земной коры. Химические элементы в земной коре образуют природные соединения - минералы, обычно твердые вещества, обладающие определенными физическими свойствами. В земной коре содержится более 3000 минералов, среди которых около 50 породообразующих.

Закономерные природные сочетания минералов образуют горные породы. Земная кора сложена горными породами разного состава и происхождения. По происхождению горные породы подразделяют на магматические, осадочные и метаморфические.

Магматические горные породы образуются за счет застывания магмы. Если это происходит в толще земной коры, то формируются интрузивные раскристаллизованные породы, а при излиянии магмы на поверхность создаются эффузивные образования. По содержанию кремнезема (SiO2) различают следующие группы магматических горных пород: кислые (> 65% - граниты, липариты и др.), средние (65-53% - сиениты, андезиты и др.), основные (52-45% - габбро, базальты и др.) и ультраосновные (<45% - перидотиты, дуниты и др.).

Осадочные горные породы возникают на земной поверхности за счет отложения материала разными способами. Часть из них образуется в результате разрушения горных пород. Это обломочные, или пластические, породы. Величина обломков варьирует от валунов и галек до пылеватых частиц, что позволяет различать среди них породы разного гранулометрического состава - валунники, галечники, конгломераты, пески, песчаники и др. Органогенные породы создаются при участии организмов (известняки, угли, мел и др.). Значительное место занимают хемогенные породы, связанные с выпадением вещества из раствора при определенных условиях.

Метаморфические породы образуются в результате изменения магматических и осадочных пород под воздействием высоких температур и давлений в недрах Земли. К ним относятся гнейсы, кристаллические сланцы, мрамор и др.

Около 90% объема земной коры составляют кристаллические породы магматического и метаморфического генезиса. Для географической оболочки большую роль играет относительно маломощный и прерывистый слой осадочных горных пород (стратисфера), которые непосредственно контактируют с разными компонентами географической оболочки. Средняя мощность осадочных пород около 2,2 км, реальная мощность колеблется от 10- 14 км в прогибах до 0,5-1 км на океаническом ложе. По исследованиям А.Б.Ронова, наиболее распространенными среди осадочных пород являются глины и глинистые сланцы (50 %), пески и песчаники (23,6%), карбонатные образования (23,5%). В составе земной поверхности важную роль играют лёссы и лёссовидные суглинки внеледниковых регионов, несортированные толщи морен ледниковых регионов и интразональные скопления галечно-песчаных образований водного происхождения.

Строение земной коры. По строению и мощности (рис. 5.3) различают два основных типа земной коры - материковый (континентальной) и океанический. Различия их химического состава видны из табл. 5.1.

Материковая кора состоит из осадочного, гранитного и базальтового слоев. Последний выделен условно потому, что скорости прохождения сейсмических волн равны скоростям в базальтах. Гранитный слой состоит из пород, обогащенных кремнием и алюминием (SIAL), породы базальтового слоя обогащены кремнием и магнием (SIAM). Контакт между гранитным слоем со средней плотностью пород около 2,7 г/см3 и базальтовым слоем со средней плотностью порядка 3 г/см3 известен как граница Конрада (названа по имени немецкого исследователя В.Конрада, обнаружившего ее в 1923 г.).

Океаническая кора двухслойная. Ее основная масса сложена базальтами, на которых лежит маломощный осадочный слой. Мощность базальтов превышает 10 км, в верхних частях достоверно установлены прослои осадочных позднемезозойских пород. Мощность осадочного покрова, как правило, не превышает 1-1,5 км.

Рис. 5.3. Строение земной коры: 1 - базальтовый слой; 2 - гранитный слой; 3 - стратисфера и кора выветривания; 4 - базальты океанического дна; 5 - районы с низкой биомассой; 6 - районы с высокой биомассой; 7 - океанские воды; 8 - морские льды; 9 - глубинные разломы континентальных склонов

Базальтовый слой на материках и океанском дне принципиально различается. На материках это контактные формирования между мантией и древнейшими земными породами, как бы первичная корочка планеты, возникшая до или в начале ее самостоятельного развития (возможно, свидетельство «лунной» стадии эволюции Земли). В океанах это реальные базальтовые образования в основном мезозойского возраста, возникшие за счет подводных излияний при раздвижении литосферных плит. Возраст первых должен составлять несколько миллиардов лет, вторых - не более 200 млн лет.

Таблица 5.1. Химический состав континентальной и океанической коры (по С.В.Аплонову, 2001)

Местами наблюдается переходный тип земной коры, для которого характерны значительная пространственная неоднородность. Он известен в окраинных морях Восточной Азии (от Берингова до Южно-Китайского), Зондском архипелаге и некоторых других районах земного шара.

Наличие разных типов земной коры обусловлено различиями в развитии отдельных частей планеты и их возрасте. Эта проблема чрезвычайно интересна и важна с точки зрения реконструкции географической оболочки. Ранее предполагалось, что океаническая кора первична, а материковая - вторична, хотя она на многие миллиарды лет ее древнее. Согласно современным представлениям, океаническая кора возникла за счет внедрения магмы по разломам между континентами.

Мечты ученых о практической проверке представлений по строению литосферы, основанные на дистанционных геофизических данных, воплотились в жизнь во второй половине XX в., когда стало возможно глубокое и сверхглубокое бурение на суше и дне Мирового океана. Среди наиболее известных проектов - Кольская сверхглубокая скважина, пробуренная до глубины 12 066 м (в 1986 г. бурение было остановлено) в пределах Балтийского щита в целях достижения границы между гранитным и базальтовым слоями земной коры, а при возможности и ее подошвы - горизонта Мохо. Кольская сверхглубокая скважина опровергла многие устоявшиеся представления о структуре недр Земли. Предполагавшееся по геофизическому зондированию нахождение горизонта Конрада в этом районе на глубине около 4,5 км не подтвердилось. Скорость продольных волн изменилась (не возросла, а упала) на отметке 6842 м, где произошла смена вулканогенно-осадочных пород раннего протерозоя на амфиболито-гнейсовые породы позднего архея. «Виновником» смены оказался не состав горных пород, а их особое состояние - гидрогенное разуплотнение, впервые обнаруженное в естественном состоянии в толще Земли. Таким образом, стало возможным иное объяснение смены скоростей и направлений геофизических волн.

Структурные элементы земной коры. Земная кора формировалась не менее 4 млрд лет, в течение которых она усложнялась под. воздействием эндогенных (главным образом под воздействием тектонических движений) и экзогенных (выветривание и др.) процессов. Проявляясь с разной интенсивностью и в разное время, тектонические движения формировали структуры земной коры, которые образуют рельеф планеты.

Крупные формы рельефа называются морфоструктурами (например, горные хребты, плато). Сравнительно мелкие формы рельефа образуют морфоскульптуры (например, карст).

Основные планетарные структуры Земли - материки и океаны. В пределах материков выделяют крупные структуры второго порядка - складчатые пояса и платформы, которые отчетливо выражены в современном рельефе.

Платформы - это устойчивые в тектоническом отношении участки земной коры обычно двухъярусного строения: нижний, образованный древнейшими породами, называют фундаментом, верхний, сложенный преимущественно осадочными породами более позднего возраста - осадочным чехлом. Возраст платформ оценивают по времени формирования фундамента. Участки платформ, где фундамент погружен под осадочный чехол, называют плитами (например, Русская плита). Места выхода на дневную поверхность пород фундамента платформы называют щитами (например, Балтийский щит).

На дне океанов выделяются тектонически устойчивые участки - талассократоны и подвижные тектонически активные полосы - георифтогенали. Последние пространственно соответствуют срединно-океаническим хребтам с чередованием поднятий (в виде подводных гор) и опусканий (в виде глубоководных впадин и желобов). Совместно с вулканическими проявлениями и локальными поднятиями океанического дна океанические геосинклинали создают специфические структуры островных дуг и архипелагов, выраженных на северных и западных окраинах Тихого океана.

Контактные зоны между континентами и океанами подразделяют на два типа: активные и пассивные. Первые представляют собой очаги сильнейших землетрясений, активного вулканизма и значительного размаха тектонических движений. Морфологически они выражаются сопряжением окраинных морей, островных дуг и глубоководных желобов океанов. Наиболее типичными являются все окраины Тихого океана («тихоокеанское огненное кольцо») и северная часть Индийского океана. Вторые являют пример постепенной смены континентов через шельфы и материковые склоны к океаническому дну. Таковы окраины большей части Атлантического океана, а также Северного Ледовитого и Индийского океанов. Можно говорить и о более сложных контактах, особенно в Районах развития переходных типов земной коры.

Динамика литосферы. Представления о механизме формирования земных структур разрабатываются учеными различных направлений, которые можно объединить в две группы. Представители фиксизма исходят из утверждения о фиксированном положении Континентов на поверхности Земли и преобладании вертикальных Движений в тектонических деформациях пластов земной коры. Сторонники мобилизма первостепенную роль отводят горизонтальным движениям. Основные идеи мобилизма были сформулированы А. Вегенером (1880-1930) как гипотеза дрейфа материков. Новые данные, полученные во второй половине XX в., позволили развить это направление до современной теории неомобилизма, объясняющей динамику процессов в земной коре дрейфом крупных литосферных плит.

Согласно теории неомобилизма, литосфера состоит из плит (их число, по разным оценкам, колеблется от 6 до нескольких десятков), которые перемещаются в горизонтальном направлении со скоростью от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров в год. Литосферные плиты вовлекаются в движение в результате тепловой конвекции в верхней мантии. Однако последние исследования, в частности глубокое бурение, показывают, что слой астеносферы не является сплошным. Если же признать дискретность астеносферы, то следует отвергнуть и сложившиеся представления о конвективных ячейках и структуре перемещения блоков земной коры, которые лежат в основе классических моделей геодинамики. П. Н. Кропоткин, например, считает, что правильнее говорить о вынужденной конвекции, которая связана с перемещением вещества в мантии Земли под действием попеременного увеличения и уменьшения земного радиуса. Интенсивное горообразование в последние десятки миллионов лет, по его мнению, было обусловлено прогрессировавшим сжатием Земли, составившим примерно 0,5 мм в год, или 0,5 км за миллион лет, возможно, при общей тенденции Земли к расширению.

Согласно современному строению земной коры, в центральных частях океанов границами литосферных плит являются срединно-океанические хребты с рифтовыми (разломными) зонами вдоль их осей. По периферии океанов, в переходных зонах между континентами и ложем океанического бассейна, сформировались геосинклинальные подвижные пояса со складчато-вулканическими островными дугами и глубоководными желобами вдоль их внешних окраин. Существует три варианта взаимодействия литосферных плит: расхождение, или спрединг; столкновение, сопровождающееся в зависимости от типа контактирующих плит субдукцией, эдукцией или коллизией; горизонтальное скольжение одной плиты относительно другой.

Касаясь проблемы возникновения океанов и материков, надо отметить, что в настоящее время она чаще всего решается путем признания раздробленности земной коры на ряд плит, раздвижение которых и вызвало образование огромных понижений, занятых океанскими водами. Схема геологического строения ложа океанов показана на рис. 5.4. Схема инверсий магнитного поля базальтов океанического дна показывает удивительные закономерности симметричного расположения однотипных образований по обе стороны зоны спрединга и их постепенное удревнение в сторону континентов (рис. 5.5). Не только ради справедливости отметим существующее мнение о достаточной древности океанов - глубоководные океанские осадки, а также реликты базальтовой океанской коры в виде офиолитов широко представлены в геологической истории Земли последних 2,5 млрд лет. Блоки древней океанской коры и литосферы, впечатанные в глубоко погруженный фундамент осадочных бассейнов - своеобразные провалы земной коры, по мнению С.В.Аплонова, свидетельствуют о нереализованных возможностях планеты - «несостоявшихся океанах».

Рис. 5.4. Схема геологического строения ложа Тихого океана и его континентального обрамления (по А. А. Маркушеву, 1999): /- континентальный вулканизм (а - отдельные вулканы, б - поля траппов); II - вулканы островных дут и континентальных окраин (а - подводные, б - наземные); III - вулканы подводных хребтов (а) и океанических островов (б); IV - вулканы окраинных морей (а - подводные, б - наземные); V - спрединговые структуры развития современного толеит-базальтового подводного вулканизма; VI - глубоководные желоба; VII - литосферные плиты (цифры в кружках): 1 - Бирманская; 2 - Азиатская; 3 - Северо-Американская; 4 - Южно-Американская; 5 - Антарктическая; 6 - Австралийская; 7- Соломонова; 8- Бисмарка; 9 - Филиппинская; 10 - Марианская; 11 - Хуан-де-Фука; 12 - Карибская; 13 - Кокос; 14 - Наска; 15 - Скоша; 16 - Тихоокеанская; VIII - главнейшие вулканы и трапповые поля: 1 - Бейкер; 2 - Лассен-Пик; 3-5- траппы {3 - Колумбии, 4 - Патагонии, 5 - Монголии); 6 - Трес-Виргинес; 7 - Парикутин; 8 - Попокатепетль; 9 - Мон-Пеле; 10 - Котопахи; 11 - Таравера; 12 - Кермадек; 13 - Мауналоа (Гавайский архипелаг); 14- Кракатау; 75- Тааль; 16- Фудзияма; 17 - Богослов; 18 - Катмай. Возраст базальтов приводится по данным бурения

Рис. 5.5. Возраст (млн лет) дна Атлантического океана, определенный по магнитостратиграфической шкале (по Е.Зейболу и В.Бергеру, 1984)

Формирование современного облика Земли. В течение всей истории Земли расположение и конфигурация континентов и океанов постоянно изменялись. Согласно геологическим данным, континенты Земли объединялись четыре раза. Реконструкция этапов их становления за последние 570 млн лет (в фанерозое) свидетельствует о существовании последнего суперконтинента - Пангеи с достаточно мощной, до 30-35 км континентальной корой, сформировавшегося 250 млн лет назад, который распался на Гондвану, занявшую южную часть земного шара, и Лавразию, объединившей северные континенты. Распад Пангеи привел к раскрытию водного пространства, первоначально - в виде палео-Тихого океана и океана Тетис, а в дальнейшем (65 млн лет назад) - современных океанов. Сейчас мы наблюдаем, как континенты расходятся. Трудно предположить, какова будет дислокация современных континентов и океанов в будущем. По данным С. В. Аплонова, возможно их объединение в пятый суперконтинент, центром которого станет Евразия. В. П. Трубицын считает, что через миллиард лет материки вновь могут собраться у Южного полюса.

Рельеф и геологические процессы.

1. Понятие о рельефе, его классификация. Факторы рельефообразования.

2. Морфоскульптурный мезорельеф.

Береговой рельеф.

3. Рельеф дна мирового океана

Литосфера – это твердая оболочка Земли, включающая земную кору и верхний слой мантии до астеносферы.

До 60-х гг. XX в. понятия «литосфера» и «земная кора» считались тождественными. В настоящее время взгляд на литосферу изменился.

Литосферу изучает геология (вещественный состав литосферы, ее строение, происхождение, развитие) и физическая география (или общее землеведение), а точнее – геоморфология – наука о генезисе (возникновении и развитии) рельефа. Геоморфология как наука о рельефе земной поверхности возникла в начале XX в. за рубежом (во Франции), а затем и в России. Основы геоморфологии в России были заложены В.В. Докучаевым, П.Н. Кро-поткиным, И.Д. Черским, В.А. Обручевым, П.П. Семеновым-Тян-Шанским, А.А. Борзовым, И.С. Щукиным.

Рельеф и геологические процессы

Рельеф – это совокупность всех неровностей поверхности Земного шара (от выступов материков и впадин океанов вплоть до болотных кочек и кротовин). Слово «рельеф» было заимствовано из французского языка, в котором оно восходит к латинскому «поднимаю».

Рельеф – это трехмерное тело, занимающее объем в земной коре. Рельеф может иметь следующие формы:

– положительную (выше окружающей поверхности – горы, возвышенности, холмы и т.п.);

– отрицательную (ниже окружающей поверхности – впадины, овраги, низменности и т.п.);

– нейтральную.

Все многообразие форм рельефа на Земле создано геологическими процессами . Геологические процессы – это процессы, изменяющие земную кору. К ним относят процессы эндогенные , происходящие внутри земной коры (т.е. внутренние процессы – дифференциация вещества в недрах Земли, переход твердого вещества в жидкое, радиоактивный распад и др.), и экзогенные , происходящие на поверхности земной коры (т.е. внешние процессы – они связаны с деятельностью Солнца, воды, ветра, льда, живых организмов).

Эндогенные процессы стремятся создать преимущественные крупные формы рельефа: горные хребты, межгорные впадины и т.п.; под их воздействием происходят извержения вулканов и землетрясения. Эндогенные процессы создают так называемые морфоструктуры – горы, горные системы, обширные и глубокие впадины и др. Экзогенные процессы стремятся сгладить, выровнять рельеф, созданный эндогенными процессами. Экзогенные процессы создают так называемые морфоскульптуры – овраги, холмы, речные долины и др. Таким образом, эндогенные и экзогенные процессы развиваются одновременно, взаимосвязанно и разнонаправленно. В этом проявляется диалектический закон единства и борьбы противоположностей.

К эндогенным процессам относят магматизм, метаморфизм, тектонические движения.

Магматизм. Принято различать интрузивный магматизм – внедрение магмы в земную кору (плутонизм) – и эффузивный магматизм – извержение, излияние магммы на поверхность Земли. Эффузивный магматизм называют еще вулканизмом. Изливающаяся на поверхность и застывшая магма называется лавой . При извержении вулкана на поверхность выбрасываются твердые, жидкие и газообразные продукты вулканической деятельности. В зависимости от путей поступления лавы вулканы делятся на вулканы центрального типа – имеют конусообразную форму (Ключевская сопка на Камчатке, Везувий, Этна в Средиземноморье и др.) – и вулканы трещинного типа (их много в Исландии, Новой Зеландии, а в прошлом такие вулканы были на плоскогорье Декан, в средней части Сибири и некоторых других местах).

В настоящее время на суше находится более 700 действующих вулканов, на дне океана их еще больше. Вулканическая деятельность приурочена к тектонически активным зонам Земного шара, к сейсмическим поясам (сейсмические пояса имеют большую протяженность, чем зоны вулканизма). Выделяют четыре зоны вулканизма:

1. Тихоокеаническое «огненное кольцо» – на него приходится ¾ всех действующих вулканов (Ключевская сопка, Фудзияма, Сан-Педро, Чимборасо, Орисаба, Эребус и др.).

2. Средиземноморско-Индонезийский пояс, в том числе Везувий, Этна, Эльбрус, Кракатау и др.

3. Срединно-Атлантический пояс, включая о.Исландия, Азорские и Канарские острова, о.Св.Елены.

4. Восточно-Африканский пояс, включая Килиманджаро и др.

Одно из проявлений поздних стадий вулканизма – гейзеры – горячие источники, периодически выбрасывающие фонтаны горячей воды и пара на высоту в несколько метров.

Метаморфизм . Под метаморфизмом понимают изменение горных пород под воздействием температуры, давления, химически активных веществ, выделяющихся из недр Земли. При этом, например, известняк превращается в мрамор, песчанник в кварцит, мергель в амфиболит и т.д.

Тектонические движения (процессы) подразделяются на колебательные (эпейрогенические – от греч. «эпейрогенез» – рождение материков) и горообразующие (орогенические – от греч. «орос» – гора) – это складкообразовательные и разрывные движения.

К экзогенным процессам относятся выветривание, геологическая деятельность ветра, поверхностных и подземных вод, ледников, волноветровая деятельность.

Выветривание – это процесс разрушения горных пород. Оно может быть: 1) физическим – термальное и мерзлотное, 2) химическим – растворение веществ водой, т.е. карст, окисление, гидролиз, 3) биологическим – деятельность живых организмов. Остаточные продукты выветривания называются элювий (кора выветривания).

Физическое выветривание . Основными факторами физического выветривания являются: колебания температуры в течение суток, замерзающая вода, рост кристаллов в трещинах горных пород. К образованию новых минералов физическое выветривание не приводит, и основной его результат - физическое разрушение горных пород на обломки. Различают мерзлотное и термальное выветривания. Мерзлотное (морозное) выветривание протекает при участии воды, периодически замерзающей в трещинах горных пород. Образующийся лед вследствие увеличения объема оказывает на стенки трещин огромное давление. Трещины при этом расширяются, и породы постепенно распадаются на обломки. Мерзлотное выветривание особенно проявляет себя в полярных, приполярных и высокогорных областях. Термальное выветривание происходит на суше постоянно и почти повсеместно под воздействием колебаний температур в течение суток. Наиболее активно протекает термальное выветривание в пустынях, где особенно велика суточная амплитуда температур. Вследствие чего образуются каменистые и щебнистые пустыни.

Химическое выветривание . Основными агентами (факторами) химического выветривания являются кислород, вода, углекислый газ. Химическое выветривание приводит к образованию новых горных пород и минералов. Различают следующие виды химического выветривания: окисление, гидратация, растворение и гидролиз. Реакции окисления протекают в пределах верхней части земной коры, расположенной выше грунтовых вод. В атмосферной воде может находиться до 3% (от объема воды) растворенного воздуха. Растворенный в воде воздух содержит большее количество кислорода (до 35%), чем воздух атмосферы. Поэтому циркулирующие в верхней части земной коры атмосферные воды оказывают на минералы большее окисляющее воздействие, чем атмосферный воздух. Гидратацией называется процесс соединения минералов с водой, ведущий к образованию новых соединений устойчивых к выветриванию (например, переход ангидрита в гипс). Растворение и гидролиз протекают при совместным воздействии на породы и минералы воды и углекислого газа. В результате гидролиза происходят сложные процессы разложения минералов с выносом некоторых элементов (главным образом в виде солей угольной кислоты).

Биологическое выветривание – это процессы разрушения горных пород под воздействием организмов: бактерий, растений и животных. Корни растений могут механически разрушать и химически изменять породу. Велика роль организмов в разрыхлении горных пород. Но главная роль в биологическом выветривании принадлежит микроорганизмам.

Фактически именно под воздействием микроорганизмов горная порода превращается в почву.

Процессы, связанные с деятельностью ветра, называют эоловыми . Разрушающая работа ветра состоит в дефляции (выдувание) и корразии (обтачивание). Ветер производит также транспортировку и аккумуляцию (накопление) вещества. В аккумуляции вещества состоит созидательная деятельность ветра. При этом образуются барханы и дюны – в пустынях, на побережьях морей.

Процессы, связанные с деятельностью вод, называют флювиальными .

Геологическая деятельность поверхностных вод (рек, дождей, талых вод) также состоит в эрозии (разрушении), транспортировке и аккумуляции. Дождевые и талые воды производят плоскостной смыв рыхлого осадочного материала. Отложения такого материала называются делювием . В горных районах временными водотоками (ливневые дожди, таяние ледника) могут образовываться конусы выноса материала при выходе в предгорную равнину. Такие отложения называются пролювием .

Постоянные водотоки (реки) тоже производят различную геологическую работу (разрушение, транспортировка, аккумуляция). Разрушительная деятельность рек состоит в глубинной (донной) и боковой эрозии, созидательная – в накоплении аллювия . Аллювиальные отложения отличаются от элювия и делювия хорошей сортированностью.

Разрушительная деятельность подземных вод состоит в образовании карста, оползней; созидательная – в образовании сталактитов (сосульки из кальцита) и сталагмитов (наросты породы, направленные вверх).

Процессы, связанные с деятельностью льда, называются гляциальными . В геологической деятельности льда следует различать деятельность сезонного льда, мерзлоты и ледников (гор и материков). С сезонным льдом связано физическое мерзлотное выветривание. С многолетней мерзлотой связаны явления солифлюкции (медленное течение, сползание оттаивающих грунтов) и термокарста (просадка грунта в результате таяния мерзлоты). Горные ледники образуются в горах и характеризуются небольшими размерами. Часто они протягиваются по долине в виде ледяной реки. Такие долины имеют обычно специфическую корытообразную форму и называются трогами . Скорость движения горных ледников обычно от 0,1 до 7 метров в сутки. Материковые ледники достигают очень больших размеров. Так, на территории Антарктиды ледяной покров занимает около 13 млн. км 2 , на территории Гренландии - около 1,9 млн. км 2 . Характерной чертой ледников этого типа является растекание льда во все стороны от области питания.

Разрушительная работа ледника называется экзарацией . При движении ледника образуются курчавые скалы, бараньи лбы, троги и т.д. Созидательная работа ледника заключается в накоплении морены . Мореновые отложения – это обломочный материал, образующийся в результате деятельности ледников. К созидательной работе ледников относится и накопление флювиогляциальных отложений, которые возникают при таянии ледника и имеют направление потока (т.е. вытекают из-под ледника). При таянии ледника образуются и покровные отложения – отложения мелководных приледниковых, разливов талых вод. Они хорошо отсортированы, и носят название зандровых полей .

Геологическая деятельность болот состоит в накоплении торфа.

Разрушительная работа волн называется абразией (разрушение берегов). Созидательная работа этого процесса состоит в осадконакоплении и их перераспределении.

Вулканы - геологические образования, имеющие конусообразную или куполовидную форму. Вулканы, об извержении которых имеются исторические данные, называются действующими, те, о которых нет сведений, - потухшими.

Геохронология - обозначение времени и последовательности образования горных пород. Если залегание горных пород не нарушено, то каждый слой моложе того, на котором он залегает. Верхний слой образовался позднее всех лежащих ниже. Древнейший интервал гео­логического времени, включающий архей и протерозой, называется докембрием. Он охватывает почти 90 % всей геологической истории Земли.

В геологической истории Земли выделяется несколько эпох интенсивного горообразования (складчатости) - байкальская, каледонская, герцинская, мезозойская, кайнозойская.

Горы - участки земной поверхности с большими резкими колеба­ниями высот. По абсолютной высоте различают высокие горы (выше 2000 м), средние (от 1000 до 2000 м), низкие (до 1000 м).

Земная кора (ЗК) - верхняя твёрдая слоистая оболочка Зем­ли, неоднородная и сложноустроенная, её мощность составляет от 30 км (под равнинами) до 90 км (под высокими горами). Выделяют два вида земной коры - океаническую и континентальную (матери­ковую). Континентальная земная кора имеет три слоя: верхний - осадочный (самый молодой), средний - «гранитный» и нижний - «базальтовый» (самый древний). Её мощность достигает 70 км под горными системами. Океаническая кора имеет мощноеть 5-10 км, состоит из «базальтового» и осадочного слоев, она более тяжелая, чем континентальная.

Литосфера - каменная оболочка Земли, которая включает земную кору и верхнюю часть мантии и состоит из крупных блоков - лито- сферных плит. Литосферные плиты могут нести на себе материки и океаны, но их границы не совпадают. Литосферные плиты медлен­но перемещаются, вдоль разломов образуются срединно-океанические хребты, в осевой части которых находятся рифты.

Минералы - сочетания различных химических элементов, ко­торые образуют однородные по физическим свойствам природные тела. Из минералов состоят горные породы, которые различаются по происхождению.

Нагорья - обширные горные территории, характеризующиеся сочетанием горных хребтов и выровненных участков, высоко распо­ложенных над уровнем моря.

Остров - небольшой (по сравнению с материком) участок суши, окруженный со всех сторон водой. Архипелаг - группа островов. По происхождению острова бывают континентальные (находящиеся на шельфе), вулканические и коралловые (атоллы). Самые крупные острова - материковые. Коралловые острова расположены в тропи­ческой зоне, т. к. для жизнедеятельности кораллов необходима тёплая солёная вода.

Платформа - обширный, малоподвижный и наиболее устойчи­вый участок земной коры, в рельефе они обычно выражены рав­нинами. Материковые платформы имеют двухъярусное строение: фундамент и осадочный чехол. Участки выхода кристаллического фундамента на поверхность называют щитами. Различают древние (докембрийский фундамент) и молодые (палеозойский или мезозой­ский фундамент) платформы.

Полуостров - участок суши, вдающийся в море.

Равнина - обширный участок земной поверхности с малыми колебаниями высот и незначительными уклонами, приуроченные к устойчивым тектоническим структурам. По абсолютной высоте среди равнин различают низменности (до 200 м над уровнем океана), возвышенности (от 200 до 500 м), плоскогорья и плато (свыше 500 м). По характеру рельефа различают плоские и холмистые равнины.

Рельеф дна Мирового океана - формы рельефа поверхности дна океана, развитые в пределах различных типов земной коры. Первая зона - подводная окраина материков (представлена материковым типом ЗК) - состоит из шельфа (до 200 м), относительно крутого материкового склона (до 2500 м), переходящего в континенталь­ное подножие. Вторая зона - переходная (на стыке материковой и океанической ЗК) - состоит из окраинных морей, вулканических островов и глубоководных желобов. Третья - ложе океана с ЗК океа­нического типа. Четвертая зона выделяется в центральных частях океана - это срединно-океанические хребты.

Рельеф - это совокупность форм земной поверхности, различных по очертаниям, происхождению, возрасту и истории развития. Он формируется под влиянием внутренних и внешних факторов.

Сейсмические пояса - места столкновения литосферных плит. В процессе их столкновения более тяжёлые (с океанической земной корой) опускаются под менее тяжёлые (с материковой земной ко­рой). В местах изгиба уходящей вниз плиты образуются глубоковод­ные желоба, а на краю происходит горообразование (на материках появляются горы, а в океанах - острова). Горообразование происхо­дит и в местах столкновения плит с одинаковой материковой земной корой.

Экзогенные процессы (внешние) - геологические процессы, про­исходящие на поверхности и в верхних частях земной коры под воз­действием солнечной энергии и силы тяжести.

Эндогенные процессы (внутренние) - геологические процессы, происходящие в недрах земли и обусловленные её внутренней энер­гией. Проявляются в виде тектонических движений, сейсмических процессов (землетрясений), вулканизма.

Литосфера — это каменная оболочка Земли. От греческого «литос» — камень и «сфера» — шар

Литосфера - внешняя твердая оболочка Земли, которая включает всю земную кору с частью верхней мантии Земли и состоит из осадочных, изверженных и метаморфических пород. Нижняя граница литосферы нечеткая и определяется резким уменьшением вязкости пород, изменением скорости распространение сейсмических волн и увеличением электропроводности пород. Толщина литосферы на континентах и под океанами различается и составляет в среднем соответственно 25 - 200 и 5 - 100 км.

Рассмотрим в общем виде геологическое строение Земли. Третья за отдаленностью от Солнца планета - Земля имеет радиус 6370 км, среднюю плотность - 5,5 г/см3 и состоит из трех оболочек - коры , мантии и и. Мантия и ядро делятся на внутренние и внешние части.

Земная кора — тонкая верхняя оболочка Земли, которая имеет толщину на континентах 40-80 км, под океанами - 5-10 км и составляет всего около 1 % массы Земли. Восемь элементов - кислород, кремний, водород, алюминий, железо, магний, кальций, натрий - образовывают 99,5 % земной коры.

Согласно научным исследованиям, учёным удалось установить, что литосфера состоит из:

• Кислорода – 49%;
• Кремния – 26%;
• Алюминия – 7%;
• Железа – 5%;
• Кальция – 4%
• В состав литосферы входит немало минералов, самые распространённые – шпат и кварц.

На континентах кора трехслойная: осадочные породы укрывают гранитные, а гранитные залегают на базальтовых. Под океанами кора «океанического» , двухслойного типа; осадочные породы залегают просто на базальтах, гранитного пласта нет. Различают также переходный тип земной коры (островно-дуговые зоны на окраинах океанов и некоторые участки на материках, например Черное море) .

Наибольшую толщину земная кора имеет в горных районах (под Гималаями — свыше 75 км) , среднюю - в районах платформ (под Западно-Сибирской низиной - 35-40, в границах Русской платформы - 30-35), а наименьшую - в центральных районах океанов (5-7 км) . Преобладающая часть земной поверхности - это равнины континентов и океанического дна.

Континенты окружены шельфом- мелководной полосой глубиной до 200 г и средней шириной близко 80 км, которая после резкого обрывчастого изгиба дна переходит в континентальный склон (уклон изменяется от 15-17 до 20-30°). Склоны постепенно выравниваются и переходят в абиссальные равнины (глубины 3,7-6,0 км) . Наибольшие глубины (9-11 км) имеют океанические желоба, подавляющее большинство которых расположенная на северной и западной окраинах Тихого океана.

Основная часть литосферы состоит из изверженных магматических пород (95 %), среди которых на континентах преобладают граниты и гранитоиды, а в океанах-базальты.

Блоки литосферы - литосферные плиты - двигаются по относительно пластичной астеносфере. Изучению и описанию этих движений посвящен раздел геологии о тектонике плит.

Для обозначения внешней оболочки литосферы применялся ныне устаревший термин сиаль, происходящий от названия основных элементов горных пород Si (лат. Silicium - кремний) и Al (лат. Aluminium - алюминий).

Литосферные плиты

Стоит отметить, что самые крупные тектонические плиты очень хорошо различимы на карте и ими являются:

• Тихоокеанская – самая большая плита планеты, вдоль границ которой происходят постоянные столкновения тектонических плит и образуются разломы – это является причиной её постоянного уменьшения;
• Евразийская – покрывает почти всю территорию Евразии (кроме Индостана и Аравийского полуострова) и содержит наибольшую часть материковой коры;
• Индо-Австралийская – в её состав входит австралийский континент и индийский субконтинент. Из-за постоянных столкновений с Евразийской плитой находится в процессе разлома;
• Южно-Американская – состоит из южноамериканского материка и части Атлантического океана;
• Северо-Американская – состоит из североамериканского континента, части северо-восточной Сибири, северо-западной части Атлантического и половины Северного Ледовитого океанов;
• Африканская – состоит из африканского материка и океанической коры Атлантического и Индийского океанов. Интересно, что соседствующие с ней плиты движутся в противоположную от неё сторону, поэтому здесь находится наибольший разлом нашей планеты;
• Антарктическая плита – состоит из материка Антарктида и близлежащей океанической коры. Из-за того, что плиту окружают срединно-океанические хребты, остальные материки от неё постоянно отодвигаются.

Движение тектонических плит в литосфере

Литосферные плиты, соединяясь и разъединяясь, всё время изменяют свои очертания. Это даёт возможность учёным выдвигать теорию о том, что около 200 млн. лет назад литосфера имела лишь Пангею - один-единственный континент, впоследствии расколовшийся на части, которые начали постепенно отодвигаться друг от друга на очень маленькой скорости (в среднем около семи сантиметров в год).

Это интересно! Существует предположение, что благодаря движению литосферы, через 250 млн. лет на нашей планете сформируется новый континент за счёт объединения движущихся материков.

Когда происходит столкновение океанической и континентальной плит, край океанической коры погружается под материковую, при этом с другой стороны океанической плиты её граница расходится с соседствующей с ней плитой. Граница, вдоль которой происходит движение литосфер, называется зоной субдукции, где выделяют верхние и погружающиеся края плиты. Интересно, что плита, погружаясь в мантию, начинает плавиться при сдавливании верхней части земной коры, в результате чего образуются горы, а если к тому же прорывается магма – то и вулканы.

В местах, где тектонические плиты соприкасаются друг с другом, расположены зоны максимальной вулканической и сейсмической активности: во время движения и столкновения литосферы, земная кора разрушается, а когда они расходятся, образуются разломы и впадины (литосфера и рельеф Земли связаны друг с другом). Это является причиной того, что вдоль краёв тектонических плит расположены наиболее крупные формы рельефа Земли – горные хребты с активными вулканами и глубоководные желоба.

Проблемы литосферы

Интенсивное развитие промышленности привело к тому, что человек и литосфера в последнее время стали чрезвычайно плохо уживаться друг с другом: загрязнение литосферы приобретает катастрофические масштабы. Произошло это вследствие возрастания промышленных отходов в совокупности с бытовым мусором и используемыми в сельском хозяйстве удобрениями и ядохимикатами, что негативно влияет на химический состав грунта и на живые организмы. Учёные подсчитали, что за год на одного человека припадает около одной тонны мусора, среди которых – 50 кг трудноразлагаемых отходов.

Сегодня загрязнение литосферы стало актуальной проблемой, поскольку природа не в состоянии справиться с ней самостоятельно: самоочищение земной коры происходит очень медленно, а потому вредные вещества постепенно накапливаются и со временем негативно воздействуют и на основного виновника возникшей проблемы – человека.