ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ И СОСТАВ ЗЕМЛИ
Наука, изучающая внутреннее строение, состав и развитие Земли и земной коры, называется геологией. Физические свойства и состав Земли изменяются от поверхности планеты к центру. Главные физические свойства Земли: масса, плотность, температура, ускорение силы тяжести, магнетизм. От поверхности к центру планеты возрастают плотность вещества и температура недр. Ускорение силы тяжести вначале увеличивается – до границы мантии и ядра, а затем убывает до 0 см/с2 в центре планеты. В составе земной коры и мантии преобладают легкие химические элементы (Si, Al), а в ядре Земли – тяжелые (Fe, Ni).
Во внутреннем строении планеты выделяют три оболочки: ядро, мантия, земная кора. Сведения о внутреннем строении планеты получены с помощью геофизических методов исследований. Главный из этих методов – сейсмический, основанный на изучении распространения упругих волн в теле планеты.
1) Ядро радиусом около 3470 км занимает около 15% объёма планеты. Предполагают, что в составе ядра преобладает железо с примесью никеля, а температура достигает 5000°С. В составе земного ядра выделяют ядро внутреннее, твёрдое, и ядро внешнее, жидкое.
2) Мантия занимает более 80% объема планеты. Вещество мантии – раскалённый, но твердый расплав. Объясняют это высоким давлением, создаваемым земной корой. Мантия отделена от ядра границей Гутенберга, лежащей на глубине 2900 км. В составе мантии выделяют мантию нижнюю и верхнюю. В верхней мантии, недалеко от границы с земной корой, есть слой астеносферы (податливой сферы) – часть её вещества находится в вязкопластичном состоянии. Выше астеносферы мантия твердая.
3) Земная кора твёрдая, образована слоями разного состава. Слои земной коры сложены горными породами, состоящими из минералов. Границу земной коры и мантии называют границей Мохоровичича (Мохо). Наибольшая глубина границы Мохо под горами материков (до 70-80 км). Земная кора вместе с твердой частью мантии, лежащей над астеносферой, образуют литосферу – каменную оболочку планеты.
Горные породы по происхождению делят на три типа: магматический, осадочный и метаморфический.
1) Магматические горные породы возникают при застывании магмы. Если магма остывает внутри земной коры – возникают интрузивные (глубинные) магматические породы: гранит, диорит. Если магматический расплав извергается и застывает на поверхности Земли, то возникают эффузивные (вулканические, изверженные) породы: базальт, пемза.
2) Осадочные горные породы накапливаются на поверхности Земли. Вещество осаждается благодаря силе тяжести, поэтому наибольшие объемы осадочных пород формируются в крупнейших углублениях земной поверхности – на дне океанов. Лишь небольшие объёмы осадочных пород накапливаются на поверхности суши. По составу и происхождению осадочные породы делят на обломочные, органогенные, хемогенные и др. Обломочные породы состоят из продуктов механического разрушения других пород: пески, валуны. Органогенные породы состоят из остатков отмерших организмов: известняки (ракушечники, коралловые, мел), торф. Хемогенные породы состоят из выпавших в осадок химических элементов и соединений: каменная и калийная соли, гипс, фосфорит, сера.
3) Метаморфические горные породы возникают в глуби земной коры, где под действием высоких температур и давления изменяются породы любого происхождения. При этом образуются новые породы: гнейс, сланец, мрамор, кварцит. Породы магматические и метаморфические называют кристаллическими, поскольку состоят они из кристаллов.
ГЛАВНЫЕ ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ГИПОТЕЗЫ
В составе литосферы и земной коры выделяют тектонические структуры. Тектонические структуры – участки (блоки) литосферы или земной коры, отличающиеся строением, историей развития, характером движений и площадью. Соответственно, тектонические структуры разделяют на несколько групп (рангов). Тектонические гипотезы пытаются объяснить условия формирования тектонических структур Земли, в первую очередь – материков и океанов. Главные тектонические гипотезы – тектоники литосферных плит и геосинклиналей – отличаются объектом изучения и трактовкой механизма геологических процессов.
Гипотеза тектоники литосферных плит зародилась в конце XIX в. Первоначально её называли гипотезой континентального дрейфа, или мобилизма. Один из её основоположников – немецкий метеоролог Альфред Вегенер (1880-1930). Он обратил внимание на зеркально обращенные очертания берегов востока Южной Америки и запада Африки и предположил существование в прошлом единого материка – Пангеи, который позднее разделился на две части: Лавразию в Северном полушарии и Гондвану в Южном. Затем, в результате их распада, постепенно оформились современные континенты. Гипотеза тектоники литосферных плит рассматривает развитие литосферы, утверждает главенство горизонтальных движений литосферных плит, в состав которых входят участки континентальной и океанической земной коры вместе с верхней твердой частью мантии. При раздвижении литосферных плит между ними возникают разломы – рифты. Из рифтов изливается лава, формирующая базальтовый слой. Раздвижение литосферных плит называют дивергенцией, или спредингом. За счёт спрединга возникают океаны. Сближение литосферных плит называют конвергенцией. Разновидность конвергенции – субдукция – подныривание океанической литосферной плиты под материковую. В результате конвергенции по линии столкновения литосферных плит возникают горно-складчатые системы, то есть – суша. Слои осадочных горных пород сминаются в складки – образуются складчатые горы, а также вулканические. Предполагаемой причиной движения литосферных плит являются перемещения вещества в мантии.
Гипотеза геосинклиналей (или фиксизма) возникла раньше. Она рассматривает развитие земной коры, утверждает главенство вертикальных движений ее блоков: платформ и геосинклиналей. Геосинклиналь – высокоподвижный участок земной коры океанического типа, располагающийся между платформами или у края платформы. Геосинклиналь развивается по стадиям. Вначале дно моря прогибается, на нем накапливаются мощные толщи осадочных пород. Затем дно разламывается, начинается вулканизм, поднимаются вулканические островные дуги. Позднее дно вздымается, при этом слои ранее накопившихся пород сминаются в складки и метаморфизируются. На месте океана возникает горно-складчатая суша. В дальнейшем горы разрушаются, тектонические движения затухают, спаянные в монолит «пни» гор образуют кристаллический фундамент платформы. Выделяют живые и древние геосинклинальные пояса. В живых (современных) геосинклинальных поясах горообразование до сих пор продолжается (Средиземноморско-Индонезийский, Круго-Тихоокеанский пояса). В древних геосинклинальных поясах горообразование завершилось (Урало-Охотский пояс). Признаки «жизни» геосинклиналей – современные вулканизм и землетрясения.
СТРОЕНИЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ И ТЕКТОНИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ
Наука о строении и развитии земной коры и литосферы называется тектоникой. В составе земной коры выделяют три слоя, отличающихся составом горных пород: осадочный, гранитогнейсовый и базальтовый.
• Осадочный слой залегает на поверхности суши и дна океанов. Он состоит из легких осадочных пород, поэтому обладает малой плотностью (легкий слой).
• Гранитный (гранитогнейсовый) слой распространен на материках и крупнейших островах, обычно залегает под осадочным слоем. Гранитогнейсовый слой состоит из магматических и метаморфических пород с небольшой плотностью (легкий слой).
• Базальтовый слой – нижний, распространен под осадочным слоем на дне океанов и под гранитным – на материках. Базальтовый и гранитный слои разделены границей Конрада. Ниже базальтового слоя лежит мантия. Базальтовый слой состоит из магматических пород очень высокой плотности – гораздо большей, чем в осадочном и гранитном слоях.
Земную кору делят на типы, отличающиеся строением и мощностью (в геологии под мощностью слоя понимают его толщину). Выделяют четыре типа земной коры, из них два главных: океанический и материковый, – и два переходных: субматериковый и субокеанический.
Океанический тип земной коры представлен в глубоководной зоне дна океанов. Океаническая кора содержит два слоя: более мощный базальтовый и сравнительно тонкий осадочный, суммарной мощностью 8-12 км. Океаническая кора самая плотная среди всех типов земной коры. Поэтому дно океанов находится ниже, чем поверхность суши – плотная океаническая кора вдавливается в мантию.
Материковый (континентальный) тип земной коры распространен на крупных массивах суши. Он содержит три слоя: сравнительно тонкий базальтовый и гораздо более мощные, но легкие – гранитогнейсовый и осадочный. Поэтому суша как бы «всплывает» на более плотном веществе мантии, и поверхность суши оказывается поднятой по отношению ко дну океанов. Средняя мощность континентальной коры – около 30 км, до 80 км в высочайших горах.
Субокеанический и субматериковый (субконтинентальный) типы земной коры распространены там, где соприкасаются главные типы – на окраинах океанов и во внутренних морях.
Тектоническими структурами крупнейшего ранга являются литосферные плиты и глубинные разломы.
Литосферные плиты – крупнейшие блоки литосферы, охватывающие участки земной коры материкового и океанического типа. Литосферные плиты горизонтально скользят по поверхности астеносферы со скоростью до нескольких сантиметров в год. Выделяют семь крупнейших литосферных плит и ряд более мелких. Крупнейшие: Тихоокеанская, Северо-Американская, Южно-Американская, Африканская, Евразийская, Индо-Австралийская и Антарктическая плиты. Литосферные плиты разделены глубинными разломами, или рифтами, – трещинами, рассекающими литосферу на всю её мощность. По глубинным разломам к поверхности поднимается магматический расплав.
На материках крупнейшими тектоническими структурами выступают горно-складчатые пояса и платформы.
Горно-складчатые пояса – обширные участки земной коры, подверженные активным тектоническим движениям. Горно-складчатые пояса возникают между литосферными плитами при их сближении: слои осадочных горных пород сминаются в складки, возникают разломы, происходят землетрясения. По трещинам в земную кору внедряются магматические расплавы, извергаются вулканы, смятые в складки слои метаморфизируются. Со временем складкообразование затухает, вулканизм, землетрясения и метаморфизм прекращаются. Текучими водами, ледниками и другими внешними силами горы разрушаются – на их месте возникает равнина, сложенная смятыми в складки слоями кристаллических пород. Эта территория впоследствии превратится в фундамент платформы.
Платформы – это жёсткие и малоподвижные крупные блоки земной коры континентального типа, имеющие двухъярусное строение. Жесткость и малоподвижность означают, что на платформах не происходит складкообразования, что вулканизм и землетрясения редки. Двухъярусность строения означает, что каждая платформа состоит из двух «этажей»: кристаллического фундамента и осадочного чехла. Кристаллический фундамент – нижний и наиболее мощный «этаж» платформы, образованный базальтовым и гранитогнейсовым слоями. Кристаллический фундамент формируется после завершения складкообразования на месте разрушенных гор. Осадочный чехол – мощный слой осадочных пород, залегающий поверх фундамента. Осадочный чехол накапливается при затоплении фундамента морем.
Платформы – главная составляющая всех континентов. В зависимости от времени формирования кристаллического фундамента, платформы делят на древние и молодые. На платформах выделяют три группы тектонических структур: положительные, отрицательные и переходные. У положительных структур поверхность фундамента приподнята – к ним относят щиты, массивы, выступы, антеклизы и горсты. В отрицательных структурах поверхность фундамента вогнута, лежит на большей глубине, – к ним относят синеклизы, впадины, прогибы и грабены.
Щиты – крупные участки платформ, лишённые осадочного чехла (кристаллический фундамент выходит на поверхность). Щиты возникают там, где поверхность фундамента поднята настолько высоко, что море не смогло затопить её. Примеры щитов: Украинский, Балтийский, Канадский.
Плиты – участки платформы (или платформа целиком) с толстым осадочным чехлом. Плиты возникают там, где низкая поверхность фундамента надолго затапливалась морскими водами. Примеры плит: Русская, Западно-Сибирская.
Массивы – сравнительно крупные положительные тектонические структуры, над которыми мощность осадочного слоя резко уменьшается (Центрально-Белорусский массив).
Выступы – положительные тектонические структуры, подобные массивам, но еще меньшей площади – несколько сотен квадратных километров (Микашевичско-Житковичский выступ, Бобовнянский выступ).
Антеклизы – крупные участки платформ с полого приподнятой поверхностью фундамента и небольшой мощностью осадочного чехла (Белорусская и Воронежская антеклизы).
Горсты – поднятые по разломам участки земной коры, окруженные погруженными участками.
Синеклизы – обширные участки платформ с полого погружающейся поверхностью фундамента. В антеклизах мощность осадочного чехла повышена (Прибалтийская синеклиза).
Впадины и прогибы – тектонические структуры, подобные синеклизам, но занимающие меньшую площадь. Прогибы отличаются вытянутой формой (Припятский прогиб), впадины имеют округлые очертания (Подлясско-Брестская и Оршанская впадины).
Грабены – погруженные по разломам участки земной коры, окруженные приподнятыми участками.
Переходные тектонические структуры представлены седловинами – с двух сторон они обрамлены положительными структурами, а с двух других сторон – отрицательными. Образно седловину можно представить как центр креста, одна перекладина которого сформирована щитами, а вторая перекладина – прогибами. Примеры седловин: Полесская, Жлобинская.
ВНУТРЕННИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Геологическими называют процессы, формирующие горные породы и изменяющие строение и состав земной коры. В зависимости от энергетического источника их делят на внутренние и внешние.
Внутренние (эндогенные, глубинные) геологические процессы питаются внутренним теплом Земли и протекают, в основном, в глубине планеты. Внутреннее тепло Земли создается радиоактивным распадом, химическими реакциями, гравитационным перемещением вещества в глуби Земли. Эндогенные процессы формируют платформы, океанические впадины и горные сооружения, т. е. крупнейшие тектонические структуры и формы рельефа земной поверхности. Важнейшие эндогенные процессы – тектонические движения, магматизм и метаморфизм.
Тектонические движения – движения блоков земной коры и литосферы. Они усложняют строение земной коры и рельеф поверхности. Тектонические движения классифицируют по направлению движения, возрасту и скорости.
По направлению движений: горизонтальные и вертикальные. Горизонтальные присущи литосферным плитам, вертикальные ярко проявляются в молодых складчатых поясах. Благодаря вертикальным движениям платформ накопились осадочные чехлы и связанные с ними полезные ископаемые.
По возрасту: древние (происходили в архее–мезозое) и неотектонические (происходили в кайнозое).
По скорости: медленные и быстрые. Медленные (вековые, колебательные) тектонические движения протекают со скоростью нескольких миллиметров в год, но продолжаются тысячи и миллионы лет. Они ведут к поднятию (или опусканию), а также сближению (или раздвижению) крупных блоков земной коры. Быстрые (горообразовательные, орогенические) движения ведут к смятию слоев горных пород в складки, образованию разломов, проявляются в вулканизме и землетрясениях.
Процессы горообразования обусловлены конвергенцией литосферных плит, которая охватывает гигантские территории. Зоны конвергенции, возникающие на стыках литосферных плит, имеют вид сравнительно узких, но очень протяженных полос, или поясов. Следовательно, складкообразование и связанные с ним магматизм и метаморфизм распределяются зонально. Зональность тектонических процессов проявляется в том, что наиболее активные тектонические движения совпадают с современными поясами складкообразования. Данная зональность обусловлена закономерностями строения земной коры и литосферы, а энергетическим источником этой зональности является внутреннее тепло Земли. В настоящее время процессы складкообразования протекают в двух зонах конвергенции: в Круго-Тихоокеанском и Средиземноморском поясах.
Если тектонические движения раскалывают земную кору, то обособленные разломами блоки могут смещаться по вертикали и горизонтали. В результате вертикальных подвижек возникают сбросы и взбросы, горсты и грабены. Горизонтальные подвижки ярко выражены в рифтах. Выделяют два типа рифтов: океанические и континентальные. Океанические образуют глобальную систему срединно-океанических рифтов, проходящую по оси срединно-океанических хребтов. Общая длина этой системы превышает 70000 км. В срединно-океанических рифтах океаническое дно расширяется. Континентальные рифты (Восточно-Африканский, Байкальский) рассекают платформы и могут обусловить их распад.
Магматизм – процесс образования, движения и застывания магмы. Магмой называют огненно-жидкий расплав (преимущественно силикатного состава), возникающий в недрах Земли. Известны два типа магматизма: интрузивный и эффузивный.
Интрузивный (глубинный) магматизм заключается в застывании магмы внутри земной коры. При этом на глубине могут формироваться гигантские гранитные купола – батолиты.
Вулканизмом, или эффузивным (поверхностным) магматизмом, называют выброс лавы (изменившейся магмы), вулканических пепла и газов из недр Земли на поверхность. В строении вулканов выделяют вулканический конус, кратер, жерло, магматический очаг.
• Вулканический конус – гора, сложенная изверженными породами.
• Кратер – воронка, из которой изливается лава. Кратер располагается на вершине или склоне горы, у некоторых вулканов существует по нескольку действующих кратеров.
• Жерло – канал (трещина) в земной коре, по которому поднимается магма. Жерло соединяет кратер с магматическим очагом.
• Магматический очаг – скопление огненно-жидкого расплава в земной коре или верхней мантии.
Вулканических конусов и кратеров обычно не бывает у трещинных (щитовых) вулканов, изливающих жидкую лаву (Исландия).
Характер извержения зависит от состава лавы: если она жидкая, подвижная, то извержение спокойное (Гекла). Если лава густая, вязкая, то скопившиеся в ней газы выделяются с огромной энергией – тогда извержение бурное, со взрывами (Кракатау, Тамбора, Везувий). В зависимости от времени извержения, вулканы делят на действующие и потухшие. Действующим называют вулкан, извергавшийся на памяти человечества. Действующих наземных вулканов более 500. Потухшими считают вулканы, которые извергались в доисторическое время. Иногда выделяют третью группу – уснувших вулканов, которые бездействуют длительное время.
Вулканизм распространен там, где литосфера разбита разломами. Наибольшая густота современных глубинных разломов наблюдается в зонах конвергенции литосферных плит, а также в зонах спрединга. В зонах спрединга преобладают подводные вулканы, извержения которых могут не проявляться на поверхности. Самые катастрофические извержения приурочены к зонам конвергенции. Таким образом, вулканизм характерен для тектонически активных поясов литосферы и крайне редок на стабильных структурах – платформах.
Почти все действующие вулканы суши объединены в четыре вулканических пояса: Круго-Тихоокеанский (Огненное Кольцо), Альпийско-Гималайский (Средиземноморский), Срединно-Атлантический, Восточно-Африканский. Почти 3/4 действующих вулканов размещено в Круго-Тихоокеанском поясе. Второе месте по числу вулканов занимает Альпийско-Гималайский пояс, третье – Срединно-Атлантический. Вулканы Восточно-Африканского пояса уникальны – расположены в пределах платформы, точнее, – Восточно-Африканского континентального рифта, разделяющего древнюю Африканскую платформу.
Известны единичные действующие вулканы суши, расположенные вне поясов вулканизма: Камерун, Мауна-Лоа, Маврикий, Реюньон.
Землетрясения – быстрые движения земной коры, вызванные сейсмическими толчками (упругими колебаниями). По происхождению землетрясения делят на тектонические, вулканические, техногенные и экзогенные.
Тектонические землетрясения – самые массовые, возникают при разрыве слоев горных пород. Они свойственны разломным структурам земной коры. Чаще всего происходят у океанических рифтов – здесь они маломощные. В зонах субдукции наблюдаются несколько реже, но отличаются катастрофической силой.
Вулканические землетрясения сопровождают взрывные извержения. Наибольшей силы достигают при взрыве вулканического конуса или его провале вглубь земной коры. Результатом таких катаклизмов является кальдера – гигантский вулканический кратер. Величайшие кальдеры: Тора на о. Суматра, Санторин на о. Тира, Нгоро-Нгоро в Восточной Африке.
Техногенные землетрясения – результат деятельности человека (подземный атомный взрыв и др.).
Экзогенные землетрясения происходят при падении метеоритов, гигантских обвалах и проч.
Место возникновения сейсмических толчков в глубине Земли называют гипоцентром землетрясения. Проекция гипоцентра на земную поверхность – эпицентр землетрясения (место максимальных разрушений). Землетрясения разделяют на наземные и подводные (моретрясения). Землетрясения характерны молодым горам – складчатым и вулканическим. Выделяют четыре главных сейсмических пояса: Круго-Тихоокеанский, Альпийско-Гималайский, Восточно-Африканский, Срединно-океанических хребтов. Эти пояса расположены либо в зонах современного складкообразования (Тихоокеанский и Альпийско-Гималайский), либо в зонах спрединга (Восточно-Африканский и Срединно-океанических хребтов). Круго-Тихоокеанский, Альпийско-Гималайский и Восточно-Африканский сейсмические пояса в целом совпадают с поясами наземного вулканизма. Пояс Срединно-океанических хребтов глобален – опоясывает всю планету, проходя по срединно-океаническим рифтовым разломам. Иногда выделяют пятый пояс – Урало-Монгольский (или пояс гор Средней Азии, Южной Сибири и Дальнего Востока) – он проходит через древние пояса складчатости, в которых тектонические движения активизировались современным горообразованием (Тянь-Шань, Алтай, Саяны, хребты Предбайкалья и Забайкалья, Верхоянский хребет и хребет Черского). Тектонические землетрясения возможны и на древних платформах (катастрофа января 2001 г. на Индостанской платформе). Правда, случаются они несравнимо реже, чем в молодых горах, и, как правило, не обладают большой силой.
Силу землетрясений определяют двумя способами: по характеру разрушений и по показаниям приборов. По характеру разрушений – на территории СНГ принята 12-балльная шкала. Инструментально землетрясения регистрируют самопишущими приборами – сейсмографами, и силу толчка определяют по 9-балльной шкале Рихтера.
ВНЕШНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Внешние (экзогенные) геологические процессы питаются энергией внешних источников и происходят на земной поверхности или на малых глубинах в земной коре. Основной энергетический источник – солнечная радиация. Следовательно, экзогенные процессы зависят от климата, изменяются по широте, долготе и высоте, по времени года и суток.
Внешние геологические процессы делят на две группы: процессы выветривания и работу внешних динамических агентов. К последним относят поверхностные и подземные воды, ветер, ледники.
Внешние процессы изменяют тектонические структуры, созданные внутренними силами Земли. Изменение достигается тремя видами работы: разрушением горных пород, переносом и накоплением (аккумуляцией) обломков. Разрушаются положительные тектонические структуры: горно-складчатые массивы, щиты. Обусловлено это силой тяжести: чем выше территория, тем больше скорость движения и сила внешнего агента. Обломки сносятся по склону в самые низкие места земной поверхности: межгорные и предгорные прогибы, озера и главное – моря. Велико влияние температуры – от нее зависит распространение вод, ветров, ледников.
Внешние агенты накапливают осадочные горные породы. Работой внешних агентов упрощается рельеф: высокие участки понижаются, обломки скапливаются у подножий – их поверхность поднимается. Разрушение (сглаживание) рельефа внешними агентами называют денудацией.
Выветривание – физико-химическое разрушение горных пород атмосферой, водами, живыми организмами. Выветривание делят на физическое, химическое и биологическое. Они действуют совместно, по-разному проявляясь в конкретных условиях.
Физическое выветривание – механическое дробление горных пород, формирующее угловатые обломки разных размеров: глыбы, щебень, песок, пыль. Физическое выветривание делят на морозное и температурное.
Морозное выветривание – разрушение горных пород замерзающей в трещинах водой (при замерзании объем воды увеличивается на 10%). Процесс активен при частых переходах температуры через 0°С, поэтому характерен умеренным и высоким широтам, высокогорьям.
Температурное (термическое) выветривание – разрушение горных пород резкими перепадами температуры: породы не выдерживают многократного расширения при нагреве и сжатия при охлаждении. Такой процесс характерен жарким пустыням.
Химическое выветривание – разрушение горных пород химическими реакциями. Основной фактор – вода, содержащая растворенные газы, кислоты. Химическое выветривание ведет либо к изменению состава, либо к полному растворению пород. Среди продуктов важное место занимают мельчайшие глинистые частицы. Наибольшая активность процессов во влажных тропиках.
Биологическое (органическое) выветривание – разрушение пород физико-химической деятельностью организмов.
Главный фактор выветривания – зонально меняющийся климат, поэтому процессы выветривания распределяются зонально. В холодном климате высоких широт и засушливых пустынях господствует физическое выветривание. В умеренном климате физическое и химическое выветривание примерно равносильны. Во влажном и теплом климате низких широт преобладает химическое выветривание. Процессы выветривания формируют на поверхности слой рыхлых горных пород – кору выветривания.
Деятельность внешних динамических агентов регламентируется кинетической энергией: Е = mv2/2. Поэтому характер производимой работы (разрушение, перенос или накопление) больше зависит от скорости движения геологического агента, чем от его массы. Разрушение и перенос преобладают при высоких скоростях движения, аккумуляция начинается с падением скорости. Сразу накапливаются крупные частицы, а по мере затухания скорости – все более мелкие.
Работа поверхностных текучих вод включает деятельность водотоков постоянных (рек) и временных.
Геологическая деятельность рек формирует речные долины. Речная долина – линейное углубление земной поверхности, созданное рекой. Состав речной долины: русло, пойма, склоны и надпойменные террасы. Русло – низшая часть долины, по которой постоянно или с перерывами течет река. Пойма – нижняя часть речной долины, затапливаемая рекой при половодьях. Выше поймы расположены склоны долины. На склонах встречаются ступени, вытянутые вдоль долины – надпойменные террасы.
Процессы работы рек, речные отложения и созданные реками формы рельефа называют аллювиальными.
Разрушительную работу водных потоков называют эрозией. Эрозия осуществляется ударами водных струй, переносимых обломков, растворением пород водой. Выделяют два типа эрозии: донную и боковую.
• Донная (глубинная) эрозия углубляет русло и речную долину. Она обусловлена силой тяжести, наиболее характерна горным рекам и верховьям равнинных рек. Горные реки обладают огромной энергией, глубоко врезаются в земную поверхность и создают каньоны – глубокие, узкие и длинные долины с отвесными склонами. Величайший на Земле Большой Каньон создала река Колорадо – высота его стен превышает 2000 м, протяженность 320 км. Если река течет через породы разной прочности, то скорость размыва неодинакова, и в русле возникают ступени. Падая со ступеней, вода бурлит и пенится. Невысокие ступени называют порогами, высокие – водопадами. Высочайший водопад планеты – Анхель (1054 м) – расположен на реке Чурун (притоке р. Ориноко). Один из широчайших водопадов – Ниагарский (р. Ниагара), разделенный островом Козьим на две части, суммарная ширина которых 1300 м. Донная эрозия активизируется при понижении базиса эрозии – уровня поверхности, в которую впадает поток (озера, моря). В результате усиления размыва река углубляет долину и формирует надпойменные террасы. Нумеруют террасы снизу вверх (от молодых к древним).
• Боковая эрозия ведет к размыву берегов – русло становится извилистым. Главный фактор боковой эрозии – ускорение Кориолиса, поэтому в Северном полушарии правые берега рек обрывистые, а левые пологие. В Южном полушарии – наоборот. Боковая эрозия свойственна равнинным рекам. Петлевидные изгибы речного русла называют излучинами (меандрами – в честь реки Мендерес на западе Турции). Со временем река прорывает перешеек между соседними излучинами. Вода устремляется в прямой и короткий участок нового русла, а отсеченная излучина превращается в озеро. Озера, возникшие на месте старого русла, называют старичными.
Транспортная работа рек заключается в переносе обломков. Твердый сток реки – масса обломков, вынесенных рекой за год. Мировой лидер твердого стока – р. Хуанхэ.
Аккумулирующая работа рек – накопление перенесенных обломков в устье и русле, а также, при половодьях, – на пойме реки.
Временные водотоки возникают при атмосферных осадках, таянии снега. Их работа активна на склонах, сложенных рыхлыми породами и не покрытых травой. Временные водотоки на равнинах образуют овраги – углубления с крутыми, лишенными растительности склонами и узким дном. Овраги могут разветвляться, приобретая древовидную форму. С прекращением роста оврага склоны осыпаются, выполаживаются, дно расширяется, развивается растительность: овраг превращается в балку – ложбину с пологими задернованными склонами и плоским дном. В горах временные водотоки исключительно сильны, срывают и переносят огромные объемы горных пород – формируют селевые потоки (сели). Выделяют три типа селей: водо-каменные, грязевые, грязе-каменные.
Главный вид геологической работы поверхностных стоячих вод (озёр, болот, морей) – накопление на дне разнообразных частиц, оседающих из водной толщи. В итоге водоёмы мелеют, исчезают – земная поверхность выравнивается. На дне озер накапливаются мелкие частицы органического или минерального состава. Во влажном климате накапливаются глина, мергель (смесь глинистых и известковых частиц), сапропель (органо-минеральный ил). В озерах засушливых территорий накапливаются соли (каменная, калийная, мирабилит). В болотах формируются залежи торфа, иногда – запасы лимонита (бедной железной руды).
Геологическая работа подземных вод проявляется в процессах карстовых и оползневых. Карст – растворение водой горных пород с образованием подземных пещер или воронок на поверхности. Условия карста: выпадение атмосферных осадков и распространение на поверхности (или на небольшой глубине) водорастворимых пород (известняков, соли, гипса). Шире всего распространен известковый карст. Крупнейшая карстовая пещера Земли – Флинт-Мамонтова на востоке США (протяженность более 485 км). Оползень – быстрое скольжение отложений склона. Оползни происходят на склонах, поверхность которых слагают рыхлые горные породы, а глубже лежат водоупорные (водонепроницаемые) породы. Обильные дожди или талые воды пропитывают рыхлые породы, поверхность водоупора смачивается и становится скользкой – исчезает сцепление между грунтами, и насыщенные влагой поверхностные слои срываются вниз.
Ледники в четвертичном периоде занимали огромные площади материков Северного полушария, включая территорию Беларуси. Поэтому следы работы ледников распространены и в районах современного оледенения (полярных поясах и высокогорьях), и на равнинах умеренных широт.
Разрушительная работа активна при движении ледника. Ледник, сползая по горной долине, срывает и уносит рыхлые породы. В результате возникают троговые долины (троги) – глубокие долины с отвесными скальными склонами и плоским дном. После таяния ледника дно трога может затопить море – так возникают фьорды. Вмерзшими в днище обломками ледник царапает и шлифует выступы твердых пород, оставляя за собой сглаженный рельеф бараньих лбов и курчавых скал. Троговые долины, фьорды, бараньи лбы и курчавые скалы наиболее распространены в приполярных областях: в Карелии, на Скандинавском полуострове. Переносимые ледником обломки горных пород называют мореной.
Аккумулятивная работа активна при таянии ледника. Принесенные обломки накапливаются самим ледником или его талыми водами. Ледники накапливают моренные отложения, в рельефе имеющие вид крутосклонных холмов, сросшихся в гряды (Свенцянская, Браславская гряды). Материал морен не сортирован: есть и валуны, и пески, и глины. Талые ледниковые воды накапливают водно-ледниковые отложения, сложенные сортированными (слоистыми) обломками, в основном – песками. За пределами морен потоки талых ледниковых вод накапливают потоково-ледниковые отложения, сложенные слоистыми песками. В рельефе они создают волнистые равнины (Центрально-Березинская равнина, Полесская низина), называемые зандровыми. Образуются также озерно-ледниковые отложения, сложенные горизонтально-слоистыми глинами и создающие в рельефе плоские равнины (Полоцкая низина).
Работу ветра, ветровые отложения и формы рельефа называют эоловыми. Эоловые процессы интенсивны, если растительность скудная и на поверхности лежат рыхлые сухие пески, пыль. Такие условия характерны пустыням, песчаным берегам морей, крупных озер и рек.
Ветер разрушает двумя путями: выдуванием мелкозема и истиранием встреченных препятствий переносимыми частицами. Ветровое выдувание – дефляция – формирует обширные углубления (котловины выдувания). Шлифовка скал переносимыми песчинками – корразия – создает скалы причудливых очертаний.
Ветровая аккумуляция формирует песчаные холмы с пологим наветренным склоном и крутым подветренным. Существуют две главных разновидности эоловых холмов: барханы и дюны. Барханы – песчаные холмы, имеющие форму полумесяца, концы которого направлены по ветру. Возникают барханы только в сухих пустынях, когда ветер долгое время несет сухой песок в одном направлении. Дюны также имеют форму полумесяца, однако «рога» дюн обращены в ту сторону, откуда дует ветер. Дюны возникают только на поб<
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
Общие указания по проектированию контрольных приспособлений | | | ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ВИДЫ НАРУШЕНИЙ РЕЧИ, ГОЛОСА И ГЛОТАНИЯ |
Дата добавления: 2020-02-05; просмотров: 435;