Литосфера и рельеф. Внутренние (эндогенные) процессы

Литосфера (греч. lithos — камень) — жесткая оболочка Земли, включающая верхний слой мантии, лежащий на горячей астеносфере, и земную кору. Мощность литосферы в среднем 70 - 250 км, из них 5—70 км — земная кора. Литосфера немонолитна, она разделена гигантскими разломами на литосферные плиты.

Поверхность литосферы неровная. Совокупность всех ее неровностей называют рельефом. Различают положительные и отрицательные формы рельефа. Крупнейшие отрицательные формы рельефа на Земле — впадины океанов, положительные - материки. Это формы рельефа первого порядка. Формы рельефа второго порядка — горы и равнины, как на суше, так и на дне океанов. Поверхность гор и равнин имеет сложный рельеф, состоящий из более мелких форм. Рельеф земной поверхности формируется вследствие одновременного и противоречивого воздействия на литосферу внутренних и внешних процессов.

Внутренние (эндогенные) процессы. Внутренние процессы происходят внутри Земли и проявляются в тектонических движениях, землетрясениях и вулканизме. С ними связано образование наиболее значительных неровностей земной поверхности, ее непрерывные изменения.

Тектонические движения — совокупность горизонтальных и вертикальных движений литосферы, сопровождающихся возникновением разломов (разрывов) и складок земной коры. Тектонические движения бывают медленными и быстрыми.

В формировании рельефа земной поверхности важнейшая роль принадлежит движениям литосферных плит.

Тектоника литосферных плит. Литосферные плиты имеют разные размеры. Самые крупные: Евразийская, Северо-Американская, Южно-Американская, Африканская, Индо-Австралийская, Тихоокеанская, Антарктическая и Наска. Границы этих плит далеко не всегда совпадают с границами материков и океанов рис. 5. Все крупные плиты, кроме Тихоокеанской и Наска, несут на себе и материки и океаны.

Литосферные плиты медленно (2—5 см в год) перемещаются по астеносфере. Перемещения литосферных плит можно объяснить конвективными токами в мантии.

Рис. 5. Литосферные плиты

Поднявшаяся по разломам магма наращивает края раздвигающихся плит. В таких местах формируются срединно-океанические хребты. Они обнаружены во всех океанах и образуют грандиозную систему, общей протяженностью более 60 000 км. Высота хребтов — 2500—3000 м, ширина зависит от скорости раздвижения плит: чем больше скорость, тем шире хребет. Наибольшей ширины достигает хребет в ЮВ части Тихого океана, где он не занимает срединного положения, и называется Тихоокеанским поднятием.

Как правило, срединно-океанические хребты рассечены вдоль, т. е. по оси хребта, ущельями — океанскими рифтами (рифт — ущелье). Их ширина от нескольких десятков километров в верхней части до нескольких километров у дна. На дне рифта небольшие вулканы, горячие источники, молодая базальтовая кора. В рифтах рождается новая океанская кора. Океан существовал много лет назад. Рождаясь в рифтах срединно-океанических хребтов, океанская кора перемещается при раздвижении плит в стороны от рифта.

Там, где более тяжелые литосферные плиты с океанской корой наталкиваются на менее тяжелые, несущие материковую кору, они медленно погружаются в астеносферу (поддвиг литосферной плиты) рис. 6. Опускающаяся плита переплавляется, перерабатывается в астеносфере. Этот процесс сопровождается землетрясениями и вулканизмом. В местах изгиба уходящей вниз плиты образуется глубоководный желоб, а вдоль него — дугообразные цепочки островов (Курильский желоб и Курильские острова) или горные хребты (Атакамский желоб и Анды). В глубоководных желобах постепенно накапливаются осадки. При продолжающемся сжатии они сминаются в складки, возникают разломы, поднимаются горы, цепочки островов присоединяются к материкам.

Рис. 6. Поддвиг литосферной плиты

Горообразование происходит и там, где сталкиваются литосферные плиты с одинаковой материковой корой. Так при столкновении подвижной и в настоящее время Индо-Австралийской плиты с Евразийской образовались Гималаи. Так образовался пояс Уральских гор.

Количество литосферных плит не остается постоянным. Они не только соединяются, но и разделяются на части новыми рифтами, которые образуются как на дне Океана, так и на материках. Например, рифт Красного моря отделяет Аравийский п-ов от Африки, которые медленно удаляются друг от друга.

Расположение, размеры и конфигурации материков и океанов в далеком прошлом были иными и изменятся в далеком будущем. Так, в палеозое Австралия, Южная Америка, Африка и Антарктида составляли один материк — Гондвану. В северном полушарии предположительно существовал единый материк Лавразия, а до этого, возможно, был один супер-материк Пангея и один океан на месте Тихого.

Можно предположить, что перемещение литосферных плит с современной скоростью приведет к изменению конфигурации и размеров материков и океанов.

Кроме медленных горизонтальных перемещений плит, литосфера постоянно испытывает различные по скорости вертикальные движения. Они сопровождают столкновения плит, возникают вследствие изменения плотности горных пород при метаморфизации в нижней части блоков земной коры.

Землетрясения. Землетрясение — толчки и колебания земной поверхности, вызванные разрывами и смещениями в литосфере. Очаги землетрясений находятся на разной глубине (максимум 700 км) от поверхности. Над очагом располагается эпицентр землетрясения — место наиболее сильного его проявления. Землетрясения происходят постоянно. В год бывает более миллиона сравнительно слабых землетрясений и 15—20 сильных (разрушительных).

Выделяют Тихоокеанский сейсмический пояс, который окружает Тихий океан, и Средиземноморский — от Атлантического океана через Центральную Азию до Тихого. Активный сейсмический пояс, проходящий через Восточную Африку, Красное море, Памир, Тянь-Шань, котловину Байкала, Становой хребет, значительно моложе. Сейсмически активны срединно-океанические хребты.

Большинство землетрясений приурочено к окраинам литосферных плит, к местам их взаимодействия. Сила землетрясения оценивается в баллах по степени разрушительного действия или по количеству выделенной энергии (шкала Рихтера). Предотвратить землетрясение невозможно, иногда его можно предсказать.

Причиной сравнительно незначительных землетрясений могут быть оползни. Вызывают их и подземные взрывы. Существует естественная связь между землетрясениями и вулканизмом.

Вулканизм — совокупность процессов и явлений, связанных с излияниями магмы на земную поверхность. Излившуюся магму называют лавой. Вместе с лавой при извержении выделяются различные газы, выбрасываются твердые продукты извержения — от пепла до вулканических «бомб» весом в несколько тонн.

Вулканы имеют магматический очаг и канал или трещины, по которым поднимается магма. При извержении по трещинам лава растекается и, застывая, образует лавовые покровы. В настоящее время такие извержения наблюдаются только на дне Океана и на о. Исландия. Мощные базальтовые покровы имеются в Сибири, на п-ов Индостан, в Южной и в Северной Америке.

При извержении по центральному каналу около его выхода на поверхность возникает гора из продуктов извержения — вулкан. Он может иметь форму щита, купола или конуса, обычно с воронкой (кратером) на вершине. Самые высокие вулканы — конусовидные, слоистые, извергающиеся многократно (вулканы Камчатки Безымянный, Ключевская Сопка).

Вулканы, как и землетрясения, в большинстве связаны с поясами высокой активности, со срединно-океаническими хребтами, с границами плит. Особо выделяется Тихоокеанский вулканический пояс — «Тихоокеанское огненное кольцо», в котором находится 2/3 всех действующих вулканов рис. 5.

Одно из проявлений поздних стадий вулканизма — гейзеры — источники, периодически выбрасывающие фонтаны горячей воды и пара (до 20 м и более).