загрузка...
загрузка...
На головну

літосфера

  1. літосфера
  2. літосфера
  3. Літосфера - поверхня твердого тіла Землі
  4. Літосферани? ??рилиси, ??рами ж?не ?асіеті.

Внутрішня будова Землівключає три оболонки: земну кору, мантію і ядро. Оболонкову будову Землі встановлено дистанційними методами, заснованими на вимірі швидкості поширення сейсмічних хвиль, що мають дві складові - поздовжні і поперечні хвилі. Поздовжні (Р) хвилі пов'язані з напругою розтягування (або стискування), орієнтованими у напрямку їх поширення. Поперечні (S) хвилі викликають коливання середовища, орієнтовані під прямим кутом до напрямку їх поширення. Ці хвилі в рідкому середовищі не поширюються. Основні значення фізичних параметрів Землі дано на рис. 5.1.

Земна кора - кам'яниста оболонка, складена твердою речовиною з надлишком кремнезему, луги, води і недостатньою кількістю магнію і заліза. Вона відокремлюється від верхньої мантії кордоном Мохоровичича (Шаром Мохо), на якій відбувається стрибок швидкостей поздовжніх сейсмічних хвиль приблизно до 8 км / с. Цей рубіж, встановлений в 1909 р югославським вченим А. Мохоровичичем, як вважають, збігається із зовнішнім перідотітового оболонкою верхньої мантії. Потужність земної кори (1% від загальної маси Землі) становить в середньому 35 км: під молодими складчастими горами на континентах вона збільшується до 80 км, а під се-дінно-океанічними хребтами зменшується до 6 - 7 км (рахуючи від поверхні океанського дна) .

мантія являє собою найбільшу за обсягом і вагою оболонку Землі, що тягнеться від підошви земної кори до кордону Гутенберга, відповідній глибині приблизно 2900 км і прийнятої за нижню межу мантії. Мантію поділяють на нижню (50% маси Землі) і верхню (18%). За сучасними уявленнями, склад мантії досить однорідний внаслідок інтенсивного конвективного перемішування внутрімантійнимі течіями. Прямих даних про речовинний склад мантії майже немає. Передбачається, що вона складена розплавленої силікатної масою, насиченою газами. Швидкості поширення поздовжніх і поперечних хвиль в нижній мантії зростають, відповідно, до 13 і 7 км / с. Верхня мантія з глибини 50-80 км (під океанами) і 200-300 км (під континентами) до 660-670 км називається астеносферой. Це шар підвищеної пластичності речовини, близького до температури плавлення.

ядро є сфероид із середнім радіусом близько 3500 км. Прямі відомості про склад ядра також відсутні. Відомо, що воно є найбільш щільною оболонкою Землі. Ядро також поділяється на дві сфери: зовнішнє, до глибини 5150 км, що знаходиться в рідкому стані, і внутрішнє - тверде. У зовнішньому ядрі швидкість поширення поздовжніх хвиль падає до 8 км / с, а поперечні хвилі не поширюються зовсім, що приймається за доказ його рідкого стану. Глибше 5150 км швидкість поширення поздовжніх хвиль зростає і знову проходять поперечні хвилі. На внутрішнє ядро ??припадає 2% маси Землі, на зовнішнє - 29%.

Зовнішня «тверда» оболонка Землі, що включає земну кору і верхню частину мантії, утворює літосферу (Рис. 5.2). Її потужність становить 50-200 км.

Мал. 5.1. Зміна фізичних параметрів в надрах Землі (по С. В. Аплонову, 2001)

Мал. 5.2. Внутрішня будова Землі і швидкості поширення поздовжніх (Р) і поперечних (S) сейсмічних хвиль (по С. В. Аплонову, 2001)

Літосферу і підстилають рухливі шари астеносфери, де зазвичай зароджуються і реалізуються внутріземнимі руху тектонічного характеру, а також часто знаходяться осередки землетрусів і розплавленої магми, називають тектоносферою.

Склад земної кори.Хімічні елементи в земній корі утворюють природні сполуки - мінерали, зазвичай тверді речовини, що володіють певними фізичними властивостями. У земній корі міститься більше 3000 мінералів, серед яких близько 50 породоутворюючих.

Закономірні природні поєднання мінералів утворюють гірські породи. Земна кора складена гірськими породами різного складу і походження. За походженням гірські породи поділяють на магматичні, осадові і метаморфічні.

Магматичні гірські породи утворюються за рахунок застигання магми. Якщо це відбувається в товщі земної кори, то формуються інтрузивні раскрісталлізованних породи, а при злитті магми на поверхню створюються еффузівние освіти. За змістом кремнезему (SiO2) Розрізняють наступні групи магматичних гірських порід: кислі (> 65% - граніти, ліпарити і ін.), середні (65-53% - сиеніти, андезити і ін.), основні (52-45% - габро, базальти та ін.) І ультраосновні (<45% - перідотіти, дуніти і ін.).

Осадові гірські породи виникають на земній поверхні за рахунок відкладення матеріалу різними способами. Частина з них утворюється в результаті руйнування гірських порід. це уламкові, або пластичні, породи. Величина уламків варіює від валунів та галек до пилуватих частинок, що дозволяє розрізняти серед них породи різного гранулометричного складу - валунніка, галечники, конгломерати, піски, пісковики та ін. органогенні породи створюються за участю організмів (вапняки, вугілля, крейда тощо.). Значне місце займають хемогенние породи, пов'язані з випаданням речовини з розчину при певних умовах.

метаморфічні породи утворюються в результаті зміни магматичних і осадових порід під впливом високих температур і тисків в надрах Землі. До них відносяться гнейси, кристалічні сланці, мармур та ін.

Близько 90% об'єму земної кори становлять кристалічні породи магматичного і метаморфічного генезису. Для географічної оболонки велику роль відіграє щодо малопотужний і переривчастий шар осадових гірських порід (стратісфера), які безпосередньо контактують з різними компонентами географічної оболонки. Середня потужність осадових порід близько 2,2 км, реальна потужність коливається від 10 14 км в прогинах до 0,5-1 км на океанічному ложі. За дослідженнями А. Б. Ронова, найбільш поширеними серед осадових порід є глини і глинисті сланці (50%), піски і пісковики (23,6%), карбонатні освіти (23,5%). У складі земної поверхні важливу роль відіграють леси і лесовидні суглинки внеледникових регіонів, несортовані товщі морен льодовикових регіонів і інтразональні скупчення галькові-піщаних утворень водного походження.

Будова земної кори.За будовою і потужності (рис. 5.3) розрізняють два основних типи земної кори - материковий (континентальної) і океанічний. Відмінності їх хімічного складу видно з табл. 5.1.

материкова кора складається з осадового, гранітного і базальтового шарів. Останній виділений умовно тому, що швидкості проходження сейсмічних хвиль рівні швидкостям в базальтах. Гранітний шар складається з порід, збагачених кремнієм і алюмінієм (SIAL), породи базальтового шару збагачені кремнієм і магнієм (SIAM). Контакт між гранітним шаром із середньою щільністю порід близько 2,7 г / см3 і базальтовим шаром із середньою щільністю близько 3 г / см3 відомий як межа Конрада (названа по імені німецького дослідника В. Конрада, який знайшов її в 1923 р).

океанічна кора двошаровий. Її основна маса складена базальтами, на яких лежить малопотужний осадовий шар. Потужність базальтів перевищує 10 км, в верхніх частинах достовірно встановлено прошарки осадових позднемезозойскіх порід. Потужність осадового покриву, як правило, не перевищує 1-1,5 км.

Мал. 5.3. Будова земної кори: 1 - базальтовий шар; 2 - гранітний шар; 3 - Стратісфера і кора вивітрювання; 4 - Базальти океанічного дна; 5 - Райони з низькою біомасою; 6 - райони з високою біомасою; 7 - океанські води; 8 - Морські льоди; 9 - глибинні розломи континентальних схилів

Базальтовий шар на материках і океанському дні принципово різниться. На материках це контактні формування між мантією і найдавнішими земними породами, як би первинна корочка планети, що виникла до або на початку її самостійного розвитку (можливо, свідоцтво «місячної» стадії еволюції Землі). В океанах це реальні базальтові освіти в основному мезозойського віку, що виникли за рахунок підводних виливів при раздвижении літосферних плит. Вік перших повинен становити кілька мільярдів років, друге - не більше 200 млн років.

Таблиця 5.1. Хімічний склад континентальної і океанічної кори (по С. В. Аплонову, 2001)

   Зміст,%
 оксиди  континентальна кора  океанічна кора
 SiO2  60,2  48,6
 TiО2  0,7  1.4
 Al2O3  15,2  16,5
 Fе2O3  2,5  2,3
 FeO  3,8  6,2
 MnO  0,1  0,2
 MgO  3,1  6,8
 CaO  5,5  12,3
 Na2O  3,0  2,6
K2O  2,8  0,4

місцями спостерігається перехідний тип земної кори, для якого характерні значна просторова неоднорідність. Він відомий в окраїнних морях Східної Азії (від Берингової до Південно-Китайського), Зондском архіпелазі і деяких інших районах земної кулі.

Наявність різних типів земної кори обумовлено відмінностями в розвитку окремих частин планети і їх віці. Ця проблема надзвичайно цікава і важлива з точки зору реконструкції географічної оболонки. Раніше передбачалося, що океанічна кора є первинною, а материкова - вторинна, хоча вона на багато мільярдів років її давнє. Відповідно до сучасних уявлень, океанічна кора виникла за рахунок впровадження магми з розломів між континентами.

Мрії вчених про практичну перевірку уявлень за будовою літосфери, засновані на дистанційних геофізичних даних, втілилися в життя в другій половині XX ст., Коли стало можливо глибоке і сверхглубокое буріння на суші і дні Світового океану. Серед найбільш відомих проектів - Кольська надглибока свердловина, пробурена до глибини 12 066 м (в 1986 р буріння було зупинено) в межах Балтійського щита з метою досягнення кордону між гранітним і базальтовим шарами земної кори, а при можливості і її підошви - горизонту Мохо. Кольська надглибока свердловина спростувала багато усталені уявлення про структуру надр Землі. Передбачалося з геофізичного зондування знаходження горизонту Конрада в цьому районі на глибині близько 4,5 км не підтвердилося. Швидкість поздовжніх хвиль змінилася (НЕ зросла, а впала) на позначці 6842 м, де відбулася зміна вулканогенно-осадових порід раннього протерозою на амфіболітами-гнейсовой породи пізнього архею. «Винуватцем» зміни виявився не склад гірських порід, а їх особливий стан - гідрогенного разуплотнение, вперше виявлене в природному стані в товщі Землі. Таким чином, стало можливим інше пояснення зміни швидкостей і напрямків геофізичних хвиль.

Структурні елементи земної кори.Земна кора формувалася не менше 4 млрд років, протягом яких вона ускладнювалася під. впливом ендогенних (головним чином під впливом тектонічних рухів) і екзогенних (вивітрювання та ін.) процесів. Проявляючись з різною інтенсивністю і в різний час, тектонічні рухи формували структури земної кори, які утворюють рельєф планети.

Великі форми рельєфу називаються морфоструктурами (Наприклад, гірські хребти, плато). Порівняно дрібні форми рельєфу утворюють морфоськульптури (Наприклад, карст).

Основні планетарні структури Землі - материки и океани. В межах материків виділяють великі структури другого порядку - складчасті пояса и платформи, які чітко виражені в сучасному рельєфі.

платформи - це стійкі в тектонічному відношенні ділянки земної кори зазвичай двох'ярусного будови: нижній, утворений найдавнішими породами, називають фундаментом, верхній, складений переважно осадовими породами більш пізнього віку - осадовим чохлом. Вік платформ оцінюють за часом формування фундаменту. Ділянки платформ, де фундамент занурений під осадовий чохол, називають плитами (Наприклад, Російська плита). Місця виходу на денну поверхню порід фундаменту платформи називають щитами (Наприклад, Балтійський щит).

На дні океанів виділяються тектонічно стійкі ділянки - талассократони і рухливі тектонічно активні смуги - георіфтогеналі. Останні просторово відповідають серединно-океанічних хребтах з чергуванням підняттів (у вигляді підводних гір) і опускань (у вигляді глибоководних западин і жолобів). Спільно з вулканічними проявами і локальними підняттями океанічного дна океанічні геосинклинали створюють специфічні структури острівних дуг і архіпелагів, виражених на північних і західних околицях Тихого океану.

Контактні зони між континентами і океанами поділяють на два типи: активні и пасивні. Перші являють собою осередки найсильніших землетрусів, активного вулканізму і значного розмаху тектонічних рухів. Морфологічно вони виражаються сполученням окраїнних морів, острівних дуг і глибоководних жолобів океанів. Найбільш типовими є всі околиці Тихого океану ( «тихоокеанське вогненне кільце») і північна частина Індійського океану. Другі являють приклад поступової зміни континентів через шельфи і материкові схили до океанічного дна. Такі околиці здебільшого Атлантичного океану, а також Північного Льодовитого і Індійського океанів. Можна говорити і про більш складних контактах, особливо в Районах розвитку перехідних типів земної кори.

Динаміка літосфери.Уявлення про механізм формування земних структур розробляються вченими різних напрямків, які можна об'єднати в дві групи. представники фіксизму виходять з твердження про фіксованому положенні континентів на поверхні Землі і переважання вертикальних Рухів в тектонічних деформаціях пластів земної кори. прихильники мобілізма першорядну роль відводять горизонтальним рухам. Основні ідеї мобілізма були сформульовані А. Вегенером (1880-1930) як гіпотеза дрейфу материків. Нові дані, отримані в другій половині XX ст., Дозволили розвинути цей напрямок до сучасної теорії неомобилизма, пояснює динаміку процесів в земній корі дрейфом великих літосферних плит.

Відповідно до теорії неомобилизма, літосфера складається з плит (їх число, за різними оцінками, коливається від 6 до декількох десятків), що переміщуються в горизонтальному напрямку зі швидкістю від декількох міліметрів до декількох сантиметрів на рік. Плити літосфери залучаються до рух в результаті теплової конвекції у верхній мантії. Однак останні дослідження, зокрема глибоке буріння, показують, що шар астеносфери не є суцільним. Якщо ж визнати дискретність астеносфери, то слід відкинути і сформовані уявлення про конвективних осередках і структурі переміщення блоків земної кори, які лежать в основі класичних моделей геодинаміки. П. Н. Кропоткін, наприклад, вважає, що правильніше говорити про вимушеної конвекції, яка пов'язана з переміщенням речовини в мантії Землі під дією поперемінного збільшення і зменшення земного радіуса. Інтенсивне горотворення в останні десятки мільйонів років, на його думку, було обумовлено прогресувати стисненням Землі, що склав приблизно 0,5 мм на рік, або 0,5 км за мільйон років, можливо, при загальній тенденції Землі до розширення.

Відповідно до сучасного будовою земної кори, в центральних частинах океанів межами літосферних плит є серединно-океанічні хребти з рифтовими (розломних) зонами вздовж їх осей. По периферії океанів, в перехідних зонах між континентами і ложем океанічного басейну, сформувалися геосинклінальні рухливі пояси зі тваринний вулканічними острівними дугами і глибоководними жолобами уздовж їх зовнішніх околиць. Існує три варіанти взаємодії літосферних плит: розбіжність, або спрединг; зіткнення, що супроводжується в залежності від типу контактують плит субдукцией, едукціей або колізією; горизонтальне ковзання однієї плити відносно іншої.

Торкаючись проблеми виникнення океанів і материків, треба відзначити, що в даний час вона найчастіше вирішується шляхом визнання роздробленості земної кори на ряд плит, розсування яких і викликало утворення величезних знижень, зайнятих океанськими водами. Схема геологічної будови ложа океанів показана на рис. 5.4. Схема інверсій магнітного поля базальтів океанічного дна показує дивовижні закономірності симетричного розташування однотипних утворень по обидва боки зони спрединга і їх поступове удревненіе в сторону континентів (рис. 5.5). Не тільки заради справедливості відзначимо існуючу думку про достатню давнину океанів - глибоководні океанські опади, а також релікти базальтової океанської кори в вигляді офиолитов широко представлені в геологічній історії Землі останніх 2,5 млрд років. Блоки древньої океанської кори і літосфери, удруковані в глибоко занурений фундамент осадових басейнів - своєрідні провали земної кори, на думку С. В. Аплонова, свідчать про нереалізовані можливості планети - «відбулися океанах».

Мал. 5.4. Схема геологічної будови ложа Тихого океану і його континентального обрамлення (по А. А. Маркушева, 1999): / - континентальний вулканізм - Окремі вулкани, б - поля траппов); II - вулкани острівних дуть і континентальних околиць (а - підводні, б - Наземні); III - Вулкани підводних хребтів (а) і океанічних островів (б); IV - вулкани окраїнних морів (А - підводні, б - наземні); V - Спредінгових структури розвитку сучасного Толе-базальтового підводного вулканізму; VI - Глибоководні жолоби; VII - Плити літосфери (цифри в кружках): 1 - бірманська; 2 - Азіатська; 3 - Північно-Американська; 4 - Південно-Американська; 5 - Антарктична; 6 - Австралійська; 7- Соломонового 8- Бісмарка; 9 - Філіппінська; 10 - Маріанська; 11 - Хуан-де-Фука; 12 - Карибська; 13 - Кокос; 14 - Наска; 15 - Скоша; 16 - Тихоокеанська; VIII - найголовніші вулкани і трапу поля: 1 - Бейкер; 2 - Лассен-Пік; 3-5- Трапп {3 - Колумбії, 4 - Патагонії, 5 - Монголії); 6 - Трес-Віргінес; 7 - Парикутин; 8 - Попокатепетль; 9 - Мон-Пеле; 10 - Котопахи; 11 - Таравера; 12 - Кермадек; 13 - Мауналоа (Гавайський архіпелаг); 14- Кракатау; 75 Тааль; 16- Фудзіяма; 17 - богослов; 18 - Катмай. Вік базальтів наводиться за даними буріння

Мал. 5.5. Вік (млн років) дна Атлантичного океану, визначений за магнітостратіграфіческой шкалою (по Е. Зейболу і В. Бергера, 1984)

Формування сучасного вигляду Землі. ВПротягом всієї історії Землі розташування і конфігурація континентів і океанів постійно змінювалися. Згідно з геологічними даними, континенти Землі об'єднувалися чотири рази. Реконструкція етапів їх становлення за останні 570 млн років (в фанерозое) свідчить про існування останнього суперконтиненту - Пангеї з досить потужною, до 30-35 км континентальної корою, що сформувався 250 млн років тому, який розпався на Гондвану, зайняла південну частину земної кулі, і Лавразию, об'єднала північні континенти. Розпад Пангеї привів до розкриття водного простору, спочатку - у вигляді палео-Тихого океану і океану Тетіс, а в подальшому (65 млн років тому) - сучасних океанів. Зараз ми спостерігаємо, як континенти розходяться. Важко припустити, якою буде дислокація сучасних континентів і океанів в майбутньому. За даними С. В. Аплонова, можливо їх об'єднання в п'ятий суперконтинент, центром якого стане Євразія. В. П. Трубіцин вважає, що через мільярд років материки знову можуть зібратися біля Південного полюса.



Попередня   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   Наступна

ГЛАВА 3. ЗЕМЛЯ ВО ВСЕСВІТУ | Всесвіт | сонячна система | Взаємодія Землі і Космосу | Поняття про географічну оболонку як об'єкті землезнавства | Загальні закони і концепція системи в природознавстві | Механічні взаємодії в географічній оболонці | магнітосфера Землі | Електричне поле Землі | Теплове поле Землі |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати