Литосферная
плита — крупный
стабильный участок земной коры, часть
литосферы. Согласно теории тектоники
плит, литосферные плиты ограничены
зонами сейсмической, вулканической и
тектонической активности — границами
плиты. Границы плит бывают трёх типов:
дивергентные, конвергентные и трансформные.
Теория
дрейфа материков
была предложена в 1912 немецким географом
Альфредом Вегенером на основе накопившихся
научных данных. Он указал на многочисленные
сходства в геологическом строении
континентов, а также на общность
ископаемой флоры и фауны в геологическом
прошлом. Веским доказательством было
также совпадение климата в отдаленных
эпохах. Вегенер утверждал, что сначала
на поверхности Земли возник тонкий слой
гранитных пород. Со временем гранитные
глыбы сконцентрировались в один большой
праконтинент — Пангею, что произошло
около 570—280 млн лет назад. Тогда же
образовался праокеан, который окружал
эту сушу. Затем Пангея раскололась и
продолжала распадаться на более мелкие
части.
Механизм
движения континентов Вегенер обосновал
действием центробежных сил в результате
вращения Земли и взаимным притяжением
Земли, Солнца и Луны. Таким образом он
объяснял отдаление Северной Америки
от Европы и Африки, возникновение
Атлантического океана, а также интенсивное
образование грандиозных складчатых
горных цепей Кордильер и Анд во фронтальной
части обоих американских материков,
надвигающихся на тихоокеанскую платформу.
Дрейфование континентов от полюсов в
направлении экватора, вызванное
вращательным движением Земли, привело
к столкновению Европы и Африки, в
результате чего в Африке образовались
Атласские горы, а в Европе — Альпы,
Карпаты, Динарское нагорье и другие
горные цепи. Появление Гималаев в свою
очередь было результатом столкновения
Деканского нагорья с Азией.
Перемещение
материков все еще продолжается. Сегодня
ученные могут делать предположения о
том, как наша планета будет выглядеть
в будущем.
Текто́ника
плит —
современная геологическая теория о
движении литосферы, согласно которой
земная кора состоит из относительно
целостных блоков — литосферных плит,
которые находятся в постоянном движении
относительно друг друга. При этом в
зонах расширения (срединно-океанических
хребтах и континентальных рифтах) в
результате спрединга (англ. seafloor spreading
— растекание морского дна) образуется
новая океаническая кора, а старая
поглощается в зонах субдукции. Теория
тектоники плит объясняет возникновение
землетрясений, вулканическую деятельность
и процессы горообразования, по большей
части приуроченные к границам плит.
Согласно этой гипотезе, в мантии
происходит конвекция со скоростью около
1 см/год. Восходящие ветви конвекционных
ячеек выносят под срединно океаническими
хребтами мантийный материал, который
обновляет океаническое дно в осевой
части хребта каждые 300—400 лет. Континенты
не плывут по океанической коре, а
перемещаются по мантии, будучи пассивно
впаяны в литосферные плиты. Согласно
концепции спрединга, океанические
бассейны структуры непостоянные,
неустойчивые, континенты же — устойчивые.
Тектонические
движения
— механическое перемещение блоков горных
пород в земной коре и в верхней мантии,
приводящие к изменению положения и
структуры геологических тел.
Колебательные,
или эпейрогенические, тектонические
движения
(от греч. эпейрогенез — рождение
материков) являются преимущественно
вертикальными, общекоровыми или
глубинными. Их проявление не сопровождается
резким изменением первоначального
залегания горных пород. На поверхности
Земли нет участков, которые бы не
испытывали этого типа тектонических
движений. Скорость и знак (поднятие-опускание)
колебательных движений меняются и в
пространстве, и во времени. В их
последовательности наблюдается
цикличность с интервалами от многих
миллионов лет до нескольких столетий.
Колебательные
движения неогена и четвертичного периода
получили название новейших, или
неотектонических. Амплитуда неотектонических
движений может быть достаточно большой,
например, в горах Тянь-Шаня она составила
12-15 км. На равнинах амплитуда неотектонических
движений намного меньше, но и здесь
многие формы рельефа — возвышенности
и низменности, положение водоразделов
и речных долин — связаны с неотектоникой.
Новейшая
тектоника проявляется и в настоящее
время. Скорость современных тектонических
движений измеряется миллиметрами и,
реже, первыми сантиметрами (в горах).
Например, на Русской равнине максимальные
скорости поднятия — до 10 мм в год —
установлены для Донбасса и северо-востока
Приднепровской возвышенности, а
максимальные опускания — до 11,8 мм в год
— для Печорской низменности.
Орогенические
тектонические движения
— в понимании Гилберта, это движения,
создающие горы, в противоположность
эпейрогеническим движениям, создающим
континенты и плато, а также океанские
и континентальные бассейны. По Штилле
самыми характерными их чертами являются
их кратковременность, эпизодичность
(орогенические фазы) при большой
интенсивности, а также распределение
их в пределах ограниченных обл. Бубнов
подчеркнул значительные изменения
тектонический строения регионов, в
которых они проявляются, т. е. их
необратимость. Главным результатом
орогенических движений Штилле считает
не горообразование, а складкообразование.
В связи с критикой недостатков
классификации тектонический движений
Гилберта и Штилле и появлением за
последние 30 лет новых классификаций, в
т. ч. разработанных советскими авторами,
этот термин употребляется сравнительно
редко.
Литосферная плита — крупный стабильный участок земной коры, часть литосферы. Согласно теории тектоники плит, литосферные плиты ограничены зонами сейсмической, вулканической и тектонической активности — границами плиты. Границы плит бывают трёх типов: дивергентные, конвергентные и трансформные.
Теория дрейфа материков была предложена в 1912 немецким географом Альфредом Вегенером на основе накопившихся научных данных. Он указал на многочисленные сходства в геологическом строении континентов, а также на общность ископаемой флоры и фауны в геологическом прошлом. Веским доказательством было также совпадение климата в отдаленных эпохах. Вегенер утверждал, что сначала на поверхности Земли возник тонкий слой гранитных пород. Со временем гранитные глыбы сконцентрировались в один большой праконтинент — Пангею, что произошло около 570—280 млн лет назад. Тогда же образовался праокеан, который окружал эту сушу. Затем Пангея раскололась и продолжала распадаться на более мелкие части.
Механизм движения континентов Вегенер обосновал действием центробежных сил в результате вращения Земли и взаимным притяжением Земли, Солнца и Луны. Таким образом он объяснял отдаление Северной Америки от Европы и Африки, возникновение Атлантического океана, а также интенсивное образование грандиозных складчатых горных цепей Кордильер и Анд во фронтальной части обоих американских материков, надвигающихся на тихоокеанскую платформу. Дрейфование континентов от полюсов в направлении экватора, вызванное вращательным движением Земли, привело к столкновению Европы и Африки, в результате чего в Африке образовались Атласские горы, а в Европе — Альпы, Карпаты, Динарское нагорье и другие горные цепи. Появление Гималаев в свою очередь было результатом столкновения Деканского нагорья с Азией.
Перемещение материков все еще продолжается. Сегодня ученные могут делать предположения о том, как наша планета будет выглядеть в будущем.
Текто́ника плит — современная геологическая теория о движении литосферы, согласно которой земная кора состоит из относительно целостных блоков — литосферных плит, которые находятся в постоянном движении относительно друг друга. При этом в зонах расширения (срединно-океанических хребтах и континентальных рифтах) в результате спрединга (англ. seafloor spreading — растекание морского дна) образуется новая океаническая кора, а старая поглощается в зонах субдукции. Теория тектоники плит объясняет возникновение землетрясений, вулканическую деятельность и процессы горообразования, по большей части приуроченные к границам плит. Согласно этой гипотезе, в мантии происходит конвекция со скоростью около 1 см/год. Восходящие ветви конвекционных ячеек выносят под срединно океаническими хребтами мантийный материал, который обновляет океаническое дно в осевой части хребта каждые 300—400 лет. Континенты не плывут по океанической коре, а перемещаются по мантии, будучи пассивно впаяны в литосферные плиты. Согласно концепции спрединга, океанические бассейны структуры непостоянные, неустойчивые, континенты же — устойчивые.
Тектонические движения – механическое перемещение блоков горных пород в земной коре и в верхней мантии, приводящие к изменению положения и структуры геологических тел.
Колебательные, или эпейрогенические, тектонические движения (от греч. эпейрогенез — рождение материков) являются преимущественно вертикальными, общекоровыми или глубинными. Их проявление не сопровождается резким изменением первоначального залегания горных пород. На поверхности Земли нет участков, которые бы не испытывали этого типа тектонических движений. Скорость и знак (поднятие-опускание) колебательных движений меняются и в пространстве, и во времени. В их последовательности наблюдается цикличность с интервалами от многих миллионов лет до нескольких столетий.
Колебательные движения неогена и четвертичного периода получили название новейших, или неотектонических. Амплитуда неотектонических движений может быть достаточно большой, например, в горах Тянь-Шаня она составила 12-15 км. На равнинах амплитуда неотектонических движений намного меньше, но и здесь многие формы рельефа — возвышенности и низменности, положение водоразделов и речных долин — связаны с неотектоникой.
Новейшая тектоника проявляется и в настоящее время. Скорость современных тектонических движений измеряется миллиметрами и, реже, первыми сантиметрами (в горах). Например, на Русской равнине максимальные скорости поднятия — до 10 мм в год — установлены для Донбасса и северо-востока Приднепровской возвышенности, а максимальные опускания — до 11,8 мм в год — для Печорской низменности.
Орогенические тектонические движения — в понимании Гилберта, это движения, создающие горы, в противоположность эпейрогеническим движениям, создающим континенты и плато, а также океанские и континентальные бассейны. По Штилле самыми характерными их чертами являются их кратковременность, эпизодичность (орогенические фазы) при большой интенсивности, а также распределение их в пределах ограниченных обл. Бубнов подчеркнул значительные изменения тектонический строения регионов, в которых они проявляются, т. е. их необратимость. Главным результатом орогенических движений Штилле считает не горообразование, а складкообразование. В связи с критикой недостатков классификации тектонический движений Гилберта и Штилле и появлением за последние 30 лет новых классификаций, в т. ч. разработанных советскими авторами, этот термин употребляется сравнительно редко.
Строение
и состав литосферы. Гипотеза неомобилизма.
Формирование материковых глыб и
океанических впадин. Движение литосферы.
Эпейрогенез. Орогенез. Основные
морфоструктуры Земли: геосинклинали,
платформы. Возраст Земли. Геохронология.
Эпохи горообразования. Географическое
распространение горных систем разного
возраста.
Литосфера
– это внешняя оболочка «твёрдой» Земли,
расположенная ниже атмосферы и гидросферы
над астеносферой. Мощность литосферы
изменяется от 50 км (под океанами) до 100
км (под материками). В её составе – земная
кора и субстрат, входящий в состав
верхней мантии. Границей между земной
корой и субстратом служит поверхность
Мохоровичича, при пересечении которой
сверху вниз скачкообразно увеличивается
скорость продольных сейсмических волн.
Пространственное (горизонтальное)
строение литосферы представлено её
крупными блоками – т. н. литосферными
плитами, отделёнными друг от друга
глубинными тектоническими разломами.
Литосферные плиты движутся в горизонтальном
направлении со средней скоростью 5-10 см
в год.
Строение
и мощность земной коры неодинаковы: та
её часть, которую можно назвать
материковой, имеет три слоя (осадочный,
гранитный и базальтовый) и среднюю
мощность около 35 км. Под океанами её
строение более простое (два слоя:
осадочный и базальтовый), средняя
мощность – около 8 км. Выделяются также
переходные типы земной коры (лекция 3).
В
науке прочно укрепилось мнение, что
земная кора в том виде, в котором она
существует, есть производное от мантии.
В течение всей геологической истории
происходил направленный необратимый
процесс обогащения поверхности Земли
веществом из земных недр. В строении
земной коры принимают участие три
основных типа горных пород: магматические,
осадочные и метаморфические.
Магматические
породы образуются в недрах Земли в
условиях высоких температур и давлений
в результате кристаллизации магмы. Они
составляют 95% массы вещества, слагающего
земную кору. В зависимости от условий,
в которых происходил процесс застывания
магмы, формируются интрузивные
(образовавшиеся на глубине) и эффузивные
(излившиеся на поверхность) горные
породы. К интрузивным относятся: гранит,
габбро, к изверженным – базальт, липарит,
вулканический туф и др.
Осадочные
породы образуются на земной поверхности
различными путями: часть из них формируется
из продуктов разрушения пород,
образовавшихся ранее (обломочные: пески,
гелечники), часть за счет жизнедеятельности
организмов (органогенные: известняки,
мел, ракушечник; кремнистые породы,
каменный и бурый уголь, некоторые руды),
глинистые (глины), химические (каменная
соль, гипс).
Метаморфические
породы образуются в результате превращения
пород другого происхождения (магматических,
осадочных) под воздействием различных
факторов: высокой температуры и давления
в недрах, контакта с породами другого
химического состава и др. (гнейсы,
кристаллические сланцы, мрамор и др.).
Большую
часть объема земной коры занимают
кристаллические породы магматического
и метаморфического происхождения (около
90%). Однако для географической оболочки
более существенна роль маломощного и
прерывистого осадочного слоя, который
на большей части земной поверхности
непосредственно контактирует с водой,
воздухом, принимает активное участие
в географических процессах (мощность
– 2,2 км: от 12 км в прогибах, до 400 – 500 м в
океаническом ложе). Наиболее распространены
– глины и глинистые сланцы, пески и
песчаники, карбонатные породы. Важную
роль в географической оболочке играют
лёссы и лёссовидные суглинки, слагающие
поверхность земной коры во внеледниковых
районах северного полушария.
В
земной коре – верхней части литосферы
– обнаружено 90 химических элементов,
но только 8 из них широко распространены
и составляют 97,2%. По А. Е. Ферсману, они
распределяются следующим образом:
кислород – 49%, кремний – 26, алюминий –
7,5, железо – 4,2, кальций – 3,3, натрий –
2,4, калий – 2,4, магний – 2,4%.
Земная
кора разделена на отдельные геологически
разновозрастные, более или менее активные
(в динамическом и сейсмическом отношении)
глыбы, которые подвержены постоянным
движениям, как вертикальным, так и
горизонтальным. Крупные (несколько
тысяч километров в поперечнике),
относительно устойчивые глыбы земной
коры с низкой сейсмичностью и слабо
расчленённым рельефом получили название
платформ (plat
– плоский, form
– форма (фр.)). Они имеют кристаллический
складчатый фундамент и разновозрастный
осадочный чехол. В зависимости от
возраста, платформы делятся на древние
(докембрийские по возрасту) и молодые
(палеозойские и мезозойские). Древние
платформы являются ядрами современных
континентов, общее вздымание которых
сопровождалось более быстрым поднятием
или опусканием их отдельных структур
(щиты и плиты).
Субстрат
верхней мантии, располагающийся на
астеносфере, представляет собой
своеобразную жёсткую платформу, на
которой в процессе геологического
развития Земли формировалась земная
кора. Вещество астеносферы, по-видимому,
отличается пониженной вязкостью и
испытывает медленные перемещения
(токи), которые, предположительно,
являются причиной вертикальных и
горизонтальных движений литосферных
блоков. Они находятся в положении
изостазии, предполагающем их взаимное
уравновешивание: поднятие одних областей
обусловливает опускание других.
Теория
литосферных плит впервые высказана Е.
Быхановым (1877) и окончательно разработана
немецким геофизиком Альфредом Вегенером
(1912). Согласно этой гипотезе до верхнего
палеозоя земная кора была собрана в
материк Пангею, окруженную водами океана
Панталласса (частью этого океана было
море Тетис). В мезозое начались расколы
и дрейф (плавание) отдельных ее глыб
(материков). Материки, сложенные
относительно легким веществом, которое
Вегенер называл сиаль (силициум-алюминий),
плавали по поверхности вещества более
тяжелого – сима (силициум-магний). Первой
отделилась и сместилась к западу Ю.
Америка, затем отошла Африка, позднее
Антарктида, Австралия и С. Америка.
Разработанный позднее вариант гипотезы
мобилизма допускает существование в
прошлом двух гигантских пра-материков
– Лавразии и Гондваны. Из первой
образовались С. Америка и Азия, из второй
– Ю. Америка, Африка, Антарктида и
Австралия, Аравия и Индостан.
Поначалу
данная гипотеза (теория мобилизма)
покорила всех, ее приняли с восторгом,
но через 2-3 десятилетия выяснилось, что
физические свойства пород не допускают
такого плавания и на теории дрейфа
материков был поставлен жирный крест
и вплоть до 1960-х гг. господствующей
системой воззрений на динамику и развитие
земной коры была т. н. теория фиксизма
(fixus
– твёрдый; неизменный; закреплённый
(лат.), утверждавшая неизменное
(фиксированное) положение континентов
на поверхности Земли и ведущую роль
вертикальных движений в развитии земной
коры.
Лишь
к 60-м годам, когда уже была открыта
общемировая система срединно-океанических
хребтов, построили практически новую
теорию, в которой от гипотезы Вегенера
осталось только изменение взаимного
расположения материков, в частности
объяснение сходства очертаний континентов
по обе стороны Атлантики.
Важнейшее
отличие современной тектоники плит
(новая глобальная тектоника) от гипотезы
Вегенера состоит в том, что у Вегенера
материки двигались по веществу, которым
сложено океаническое дно, в современной
же теории в движении участвуют плиты,
в состав которых входят участки и суши
и дно океана; границы между плитами
могут проходить и по дну океана, и по
суше, и по границам материков и океанов.
Движение
литосферных плит (крупнейшие: Евразийская,
Индо-Австралийская, Тихоокеанская,
Африканская, Американская, Антарктическая)
происходит по астеносфере – слою верхней
мантии, который подстилает литосферу
и обладает вязкостью, пластичностью. В
местах срединно-океанических хребтов
литосферные плиты наращиваются за счет
вещества, поднимающегося из недр, и
раздвигаются по оси разломов или рифтов
в стороны – спрединг (англ. spreading
— расширение, распространение). Но
поверхность земного шара не может
увеличиваться. Возникновение новых
участков земной коры по сторонам от
срединно-океанических хребтов должно
где-то компенсироваться ее исчезновением.
Если мы считаем, что литосферные плиты
достаточно устойчивы, естественно
предположить, что исчезновение коры,
как и образование новой, должно происходить
на границах сближающихся плит. При этом
могут быть три различных случая:
-сближаются
два участка океанической коры;
-участок
континентальной коры сближается с
участком океанической;
-сближаются
два участка континентальной коры.
Процесс,
происходящий при сближении участков
океанической коры, может быть схематически
описан так: край одной плиты несколько
поднимается, образуя островную дугу;
другой уходит под него, здесь уровень
верхней поверхности литосферы понижается,
формируется глубоководный океанический
желоб. Таковы Алеутские острова и
обрамляющий их Алеутский желоб, Курильские
острова и Курило-Камчатский желоб,
Японские острова и Японский желоб,
Марианские острова и Марианский желоб
и т.д.; все это в Тихом океане. В Атлантическом
– Антильские острова и желоб Пуэрто-Рико,
Южные Сандвичевы острова и Южно-Сандвичев
желоб. Движение плит относительно друг
друга сопровождается значительными
механическими напряжениями, поэтому
во всех этих местах наблюдаются высокая
сейсмичность, интенсивная вулканическая
деятельность. Очаги землетрясений
располагаются в основном на поверхности
соприкосновения двух плит и могут быть
на большой глубине. Край плиты, ушедшей
вглубь, погружается в мантию, где
постепенно превращается в мантийное
вещество. Погружающаяся плита подвергается
разогреву, из нее выплавляется магма,
которая изливается в вулканах островных
дуг.
Процесс
погружения одной плиты под другую носит
название субдукция (буквально –
поддвигание). Когда движутся друг другу
навстречу участки континентальной и
океанической коры, процесс идет примерно
также, как в случае встречи двух участков
океанической коры, только вместо
островной дуги образуется мощная цепь
гор вдоль берега материка. Так же
погружается океаническая кора под
материковый край плиты образуя
глубоководные желоба, так же интенсивны
вулканические и сейсмические процессы.
Типичный пример – Кордильеры Центральной
и Южной Америки и идущая вдоль берега
система желобов – Центральноамериканский,
Перуанский и Чилийский.
При
сближении двух участков континентальной
коры край каждой из них испытывает
складкообразование. Разломы, формируются
горы. Интенсивны сейсмические процессы.
Наблюдается и вулканизм, но меньше, чем
в первых двух случаях, т.к. земная кора
в таких местах очень мощная. Так
образовался Альпийско-Гималайский
горный пояс, протянувшийся от Северной
Африки и западной оконечности Европы
через всю Евразию до Индокитая; в его
состав входят самые высокие горы на
Земле, по всему его протяжению наблюдается
высокая сейсмичность, на западе пояса
есть действующие вулканы.
Согласно
прогнозу, при сохранении общего
направления движения литосферных плит,
значительно расширятся Атлантический
океан, Восточно-Африканские рифты (они
заполнятся водами МО) и Красное море,
которое напрямую соединит Средиземное
море с Индийским океаном.
Переосмысление
идей А. Вегенера привело к тому, что,
вместо дрейфа континентов, вся литосфера
стала рассматриваться как подвижная
твердь Земли, и данная теория, в конечном
итоге, свелась к так называемой «тектонике
литосферных плит» (на сегодняшний день
– «новая глобальная тектоника»).
Основные
положения новой глобальной тектоники
состоят в следующем:
1. Литосфера
Земли, включающая кору и самую верхнюю
часть мантии, подстилается более
пластичной, менее вязкой оболочкой –
астеносферой.
2. Литосфера
разделена на ограниченное число крупных,
несколько тысяч километров в поперечнике,
и среднего размера (около 1000 км)
относительно жестких и монолитных плит.
3. Литосферные
плиты перемещаются друг относительно
друга в горизонтальном направлении;
характер этих перемещений может быть
трояким:
а)
раздвиг (спрединг) с заполнением
образующегося зияния новой корой
океанического типа;
б)
поддвиг (субдукция) океанской плиты под
континентальную или океаническую же с
возникновением над зоной субдукции
вулканической дуги или окраинно-континентального
вулкано-плутонического пояса;
в)
скольжение одной плиты относительно
другой по вертикальной плоскости т. н.
трансформных разломов, поперечных к
осям срединных хребтов.
4. Перемещение
литосферных плит по поверхности
астеносферы подчиняется теореме Эйлера,
гласящей, что перемещение сопряженных
точек на сфере происходит вдоль
окружностей, проведенных относительно
оси, проходящей через центр Земли; места
выхода оси на поверхность получили
название полюсов вращения, или раскрытия.
5. В
масштабе планеты в целом спрединг
автоматически компенсируется субдукцией,
т. е. сколько за данный промежуток времени
рождается новой океанической коры,
столько же более древней океанической
коры поглощается в зонах субдукции,
благодаря чему объем Земли остается
неизменным.
6. Перемещение
литосферных плит происходит под действием
конвективных течений в мантии, включая
астеносферу. Под осями раздвига срединных
хребтов образуются восходящие течения;
они превращаются в горизонтальные на
периферии хребтов и в нисходящие в зонах
субдукции на окраинах океанов. Сама
конвекция имеет своей причиной накопление
тепла в недрах Земли вследствие его
выделения при распаде естественно-радиоактивных
элементов и изотопов.
Новые
геологические материалы о наличии
вертикальных токов (струй) расплавленного
вещества, поднимающихся от границ самого
ядра и мантии к земной поверхности,
легли в основу построения новой, т. н.
«плюмовой» тектоники, или гипотезы
плюмов. Она опирается на представления
о внутренней (эндогенной) энергии,
сосредоточенной в нижних горизонтах
мантии и во внешнем жидком ядре планеты,
запасы которой практически неисчерпаемы.
Высокоэнергетические струи (плюмы)
пронизывают мантию и устремляются в
виде потоков в земную кору, определяя
тем самым все особенности тектоно-магматической
деятельности. Некоторые приверженцы
плюмовой гипотезы склонны даже считать,
что именно этот энергообмен лежит в
основе всех физико-химических
преобразований и геологических процессов
в теле планеты.
В
последнее время многие исследователи
все больше стали склоняться к мысли,
что неравномерным распределением
эндогенной энергии Земли, как и
периодизацией некоторых экзогенных
процессов, управляют внешние по отношению
к планете (космические) факторы. Из них
наиболее действенной силой, непосредственно
влияющей на геодинамическое развитие
и преобразование вещества Земли,
по-видимому, служит эффект гравитационного
воздействия Солнца, Луны и других планет,
с учётом инерционных сил вращения Земли
вокруг своей оси и её движения по орбите.
Основанная на этом постулате концепция
центробежно-планетарных мельниц
позволяет, во-первых, дать логическое
объяснение механизму дрейфа материков,
во-вторых – определить главные направления
подлитосферных потоков.
Движение
литосферы. Эпейрогенез. Орогенез.
Взаимодействие
земной коры с верхней мантией – причина
глубинных тектонических движений,
возбуждаемых вращением планеты, тепловой
конвекцией или гравитационной
дифференциацией вещества мантии
(медленное опускание более тяжелых
элементов вглубь и поднятие более легких
кверху), зона их появления до глубины
около 700 км получила название тектоносферы.
Существует
несколько классификаций тектонических
движений, каждая из которых отражает
одну из сторон – направленность
(вертикальные, горизонтальные), место
проявления (поверхностные, глубинные)
и т.п.
С
географической точки зрения удачным
представляется деление тектонических
движений на колебательные (эпейрогенические)
и складкообразовательные (орогенические).
Сущность
эпейрогенических движений сводится к
тому, что огромные участки литосферы
испытывают медленные поднятия или
опускания, являются существенно
вертикальными, глубинными, проявление
их не сопровождается резким изменением
первоначального залегания горных пород.
Эпейрогенические движения были повсюду
и во все времена геологической истории.
Происхождение колебательных движений
удовлетворительно объясняется
гравитационной дифференциацией вещества
в Земле: восходящим токам вещества
отвечают поднятия земной коры, нисходящим
– опускания. Скорость и знак (поднятие
– опускание) колебательных движений
меняются и в пространстве, и во времени.
В их последовательности наблюдается
цикличность с интервалами от многих
миллионов лет до нескольких тысяч
столетий.
Для
становления современных ландшафтов
большое значение имели колебательные
движения недавнего геологического
прошлого – неогена и четвертичного
периода. Они получили название новейших
или неотектонических. Размах
неотектонических движений очень
значителен. В горах Тянь-Шаня, например,
их амплитуда достигает 12-15 км и без
неотектонических движений на месте
этой высокой горной страны существовал
бы пенеплен – почти равнина, возникшая
на месте разрушенных гор. На равнинах
амплитуда неотектонических движений
намного меньше, но и здесь многие формы
рельефа – возвышенности и низменности,
положение водоразделов и речных долин
– связаны с неотектоникой.
Новейшая
тектоника проявляется и в настоящее
время. Скорость современных тектонических
движений измеряется миллиметрами, реже
рервыми сантиметрами (в горах). На Русской
равнине максимальные скорости поднятия
до 10 мм в год установлены для Донбасса
и северо-востока Приднепровской
возвышенности, максимальные опускания,
до 11,8 мм в год – в Печорской низменности.
Следствиями
эпейрогенических движений являются:
1. Перераспределение
соотношения между площадями суши и моря
(регрессия, трансгрессия). Лучше всего
изучать колебательные движения, следя
за поведением береговой линии, потому
что при колебательных движениях граница
между сушей и морем смещается вследствие
расширения площади моря за счет сокращения
площади суши или сокращения площади
моря за счет увеличения площади суши.
Если суша поднимается, а уровень моря
остается неизменным, то ближайшие к
береговой линии участки морского дна
выступают на дневную поверхность –
происходит регрессия,
т.е. отступание моря. Опускание суши при
неизменном уровне моря, либо повышение
уровня моря при стабильном положении
суши влечет трансгрессию
(наступание) моря и затопление более
или менее значительных участков суши.
Таким образом, главной причиной
трансгрессий и регрессий являются
поднятия и опускания твердой земной
коры.
Значительное
увеличение площади суши или моря не
может не сказаться на характере климата,
который становится более морским или
более континентальным, что с течением
времени должно отразится на характере
органического мира и почвенного покрова,
изменится конфигурация морей и материков.
В случае регрессии моря некоторые
материки, острова могут соединиться,
если разделяющие их проливы были
неглубокими. При трансгрессии, наоборот,
происходит разъединение масс суши на
обособленные материки или отделение
от материка новых островов. Наличием
колебательных движений в значительной
степени объясняется эффект разрушительной
деятельности моря. Медленная трансгрессия
моря на крутые побережья сопровождается
выработкой абразионной
(абразия – срезание морем берега)
поверхности и ограничивающего ее со
стороны суши абразионного уступа.
2. В
связи с тем, что колебания земной коры
происходят в разных точках либо с разным
знаком, либо с разной интенсивностью –
меняется сам вид земной поверхности.
Чаще всего поднятия или опускания,
охватывающие обширные районы, создают
на ней крупные волны: при поднятиях –
купола огромных размеров, при опусканиях
– чаши и огромные депрессии
При
колебательных движениях может случиться,
что когда один участок поднимается, а
соседний с ним опускается, то на границе
между такими различно движущимися
участками (а также и внутри каждого из
них) происходят разрывы, в силу чего
отдельные глыбы земной коры приобретают
самостоятельное движение. Подобный
разрыв, при котором горные породы
перемещаются вверх или вниз друг
относительно друга вдоль вертикальной
или почти вертикальной трещины, называется
сбросом. Образование сбросовых
трещин есть следствие растяжения земной
коры, а растяжение почти всегда связывается
с областями поднятия, где литосфера
вспучивается, т.е. профиль ее делается
выпуклым.
Складкообразовательные
движения – движения земной коры, в
результате которых образуются складки,
т.е. различной сложности волнообразный
изгиб пластов. Отличаются от колебательных
(эпейрогенических) рядом существенных
признаков: они эпизодичны во времени,
в отличие от колебательных, которые
никогда не прекращаются; они не повсеместны
и каждый раз приурочены к относительно
ограниченным участкам земной коры;
охватывая очень большие промежутки
времени, складкообразовательные движения
тем не менее протекают быстрее, чем
колебательные, и сопровождаются высокой
магматической активностью. В процессах
складкообразования движение вещества
земной коры всегда идет по двум
направлениям: по горизонтальному и по
вертикальному, т.е. тангенциально и
радиально. Следствием тангенциального
движения и является образование складок,
надвигов и т.п. Движение вертикальное
приводит к поднятию сминаемого в складки
участка литосферы и к его геоморфологическому
оформлению в виде высокого вала –
горного хребта. Складкообразовательные
движение характерны для геосинклинальных
областей и слабо представлены или совсем
отсутствуют на платформах.
Колебательные и складкообразовательные
движения – это две крайние формы единого
процесса движения земной коры.
Колебательные движения первичны,
универсальны, временами, при определенных
условиях и на определенных территориях
они перерастают в движения орогенические:
в поднимающихся участках возникает
складчатость.
Наиболее
характерным внешним выражением сложных
процессов движения земной коры является
образование гор, горных хребтов и горных
стран. Вместе с тем на участках различной
«жесткости» оно протекает по-разному.
В областях развития мощных толщ осадков,
еще не подвергавшихся складкообразованию
и, следовательно, не утерявших способность
к пластическим деформациям, сперва
происходит образование складок, а затем
воздымание всего сложного складчатого
комплекса. Возникает громадная выпуклость
антиклинального типа, которая впоследствии,
будучи расчлененной деятельностью рек,
превращается в горную страну.
В
областях, уже подвергшихся складчатости
в прошлые периоды своей истории, поднятие
земной коры и образование гор совершается
без нового складкообразования, с
господствующим развитием сбросовых
дислокаций. Эти два случая наиболее
характерны и отвечают двум главным
типам горных стран: типу складчатых гор
(Альпы, Кавказ, Кордильеры, Анды) и типу
глыбовых гор (Тянь-Шань, Алтай).
Подобно
тому как горы на Земле свидетельствуют
о поднятиях земной коры, равнины
свидетельствуют об опусканиях. Чередование
выпуклостей и впадин наблюдается и на
дне океана, следовательно, и оно затронуто
колебательными движениями (подводные
плато и котловины говорят о погруженных
платформенных структурах, подводные
хребты – о затопленных горных странах).
Геосинклинальные
области и платформы образуют главнейшие
структурные блоки земной коры, находящие
отчетливое выражение в современном
рельефе.
Самыми
молодыми структурными элементами
материковой земной коры являются
геосинклинали. Геосинклиналь – это
высокоподвижный, линейно-вытянутый и
сильно расчлененный участок земной
коры, характеризующийся разнонаправленными
тектоническими движениями высокой
интенсивности, энергичными явлениями
магматизма, включая вулканизм, частыми
и сильными землетрясениями. Геологическая
структура, возникшая там, где движения
имеют геосинклинальный характер, носит
название складчатой зоны. Таким
образом, очевидно, что складкообразование
характерно прежде всего для геосинклиналей,
здесь оно проявляется в наиболее полной
и яркой форме. Процесс геосинклинального
развития сложен и во многом еще не
достаточно изучен.
В
своём развитии геосинклиналь проходит
несколько стадий. На ранней стадии
развития в них наблюдается общее
погружение и накопление мощных толщ
морских осадочных и вулканогенных
пород. Из осадочных пород для этой стадии
характерны флиши (закономерное тонкое
чередование песчаников, глины и мергелей),
а из вулканических – лавы основного
состава. На средней стадии, когда в
геосинклиналях накапливается толща
осадочно-вулканических пород мощностью
8-15 км. Проессы погружения сменяются
постепенным воздыманием, осадочные
породы подвергаются складкообразованию,
а на больших глубинах – метаморфизации,
по трещинам и разрывам, пронизывающим
их, внедряется и застывает кислая магма.
В позднюю стадию развития на месте
геосинклинали под влиянием общего
воздымания поверхности возникают
высокие складчатые горы, увенчанные
активными вулканами с излиянием лав
среднего и основного состава; впадины
заполняются континентальными отложениями,
мощность которых может достигать 10 км
и более. С прекращением процессов
воздымания высокие горы медленно, но
неуклонно разрушаются, пока на их месте
не образуется холмистая равнина –
пенеплен – с выходом на поверхность
«геосинклинальных низов» в виде глубоко
метаморфизованных кристаллических
пород. Пройдя геосинклинальный цикл
развития, земная кора утолщается,
становится устойчивой и жесткой, не
способной к новому складкообразованию.
Геосинклиналь переходит в иной
качественный блок земной коры –
платформу.
Современными
геосинклиналями на Земле являются
области, занятые глубоководными морями,
относимыми к группам внутренних,
полузамкнутых и межостровных морей.
На
протяжении геологической истории Земли
наблюдался ряд эпох интенсивного
складчатого горообразования с последующей
сменой геосинклинального режима на
платформенный. Наиболее древние из эпох
складкообразования относятся к
докембрийскому времени, затем следуют
байкальская (конец протерозоя –
начало кембрия), каледонская или
нижнепалеозойская (кембрий, ордовик,
силур, начало девона), герцинская или
верхнепалеозойская (конец девона,
карбон, пермь, триас), мезозойская
(тихоокеанская), альпийская (конец
мезозоя – кайнозой).
Литосферные плиты.
На рубеже 60-70 годов двадцатого века в
геологии возродились идеи мобилизма
нсамого начала века, допускавшие крупные
горизонтальные перемещения, в т.ч. и
континентальных масс. Эта концепция
получили название тектоники литосферных
плит или новой глобальной тектоники.
Основные положения тектоники литосферных
плит выглядят следующим образом:
1. Литосфера Земли (земная кора вместе
с твердой верхней мантией, лежащей над
астеносферой) состоит из нескольких
крупных жестких блоков – литосферных
плит. Плиты в своих центральных частях
лишены сейсмичности, тектонически
стабильны. В большинство из них из них
включены («впаяны») материки.
2. Литосферные плиты перемещаются по
поверхности размягченной более пластичной
астеносферы. Наиболее крупные плиты —
это Тихоокеанская, Евразиатская,
Северо-Американская, Южно-Американская,
Африканская, Антарктическая,
Индо-Австралийская.
3. Литосферные плиты разделены протяженными
сравнительно узкими границами – зонами
глубинных разломов, уходящих своими
корнями в астеносферу. Для них характерна
повышенная сейсмическая и часто
вулканическая активность.
Литосферная плита – относительно
устойчивый и внутренне монолитный
участок литосферы (включающий земную
кору океанического и материкового
типов). Плиты разделены зонами повышенной
сейсмической активности. Они перемещаются
со скоростью 1-12 см/год по слою астеносферы
от зон растяжения (рифтовых долин
срединно-океанических хребтов) к зонам
сжатия, где они сталкиваются между собой
и их вещество частично погружается
вглубь мантии или участвует в формировании
орогенных (горных) поясов. Поскольку
литосферные плиты движутся по сферической
поверхности Земли, они совершают и
вращательные движения вокруг определенных
полюсов вращения. Помимо 7 наиболее
крупных плит, впервые выделенных в 1968
г (Евразийской, Африканской, Индийской,
Северо- и Южно-Американской, Тихоокеанской,
Антарктической) существует значительное
количество более мелких литосферных
блоков, имеющих самостоятельное движение.
Различают три главных типа границ
литосферных плит:
1. Дивергентные границы — плиты
расходятся друг от друга.
2. Конвергентные границы — контактируют
плиты, двигающиеся навстречу друг другу.
3. Трансформные границы — вдоль них
происходит горизонтальное скольжение
одной плиты относительно другой.
Дивергентные границы литосферных
плит совпадают с рифтовыми долинами
срединно-океанических хребтов. Здесь
происходят излияния (в основном подводные)
лав базальтового состава, выплавляющихся
из мантии. В рифтовой долине каждая
новая порция лавы, остывая и твердея,
раздвигает в противоположные стороны
литосферные плиты. Благодаря этому
вновь образованная океанская кора
отодвигается от срединно-океанических
хребтов, подобно огромному конвейеру.
Процесс растяжения литосферы и раздвигание
жестких литосферных плит в области
срединно-океанических хребтов называется
«спредингом» (англ. растягивание,
расширение). Скорость разрастания
океанского дна колеблется от нескольких
миллиметров до 18 см в год. По мере удаления
от рифтовой зоны океанская кора становится
холоднее и тяжелее, и постепенно
опускается в астеносферу, а океан
становится глубже.
Конвергентные границы. Поскольку
радиус Земли не увеличивается, а
океанической коры древнее 180 млн. лет
не известно, должен существовать процесс,
компенсирующий «разрастание» дна
океанов. Разновидностью конвергентной
границы являются зоны субдукции
(от англ. погружение), например, по
краям Тихого океана. Тяжелая и холодная
океанская литосфера, подходя к более
толстой но легкой континентальной,
уходит под нее, как бы подныривает —
поддвигается. Если в контакт входят две
океанские плиты, то погружается более
древняя, так как она тяжелее и холоднее,
чем молодая литосферная плита. Зоны,
где происходит субдукция, морфологически
выражены глубоководными желобами. В
зоне погружения океанской плиты,
возникают напряжения, которые, разряжаясь,
провоцируют землетрясения. Гипоцентры
землетрясений маркируют границу
между двумя плитами и образуют наклонную
так называемую сейсмофокальную зону,
погружающуюся под континентальную
литосферу до глубин 700 км. Эту зону по
имени американского сейсмолога X.
Беньофа называют зоной Беньофа.
Угол погружения океанских плит различный,
вплоть до вертикального.
При погружение океанской литосферы на
глубину 100-200 км (в зону высоких температур
и давлений) из нее выделяются активные
газовые компоненты и перегретые водные
растворы. Эти флюиды вызывают плавление
горных пород континентальной литосферы
и образование магматических очагов,
питающих вулканы островных дуг, развитых
параллельно глубоководным желобам.
Вулканические цепи располагаются тем
ближе к глубоководному желобу, чем круче
наклон субдуцирующей океанской литосферы.
Край плиты, под которую погружается
океанская, срезает скопившиеся на
последней отложения, как нож бульдозера,
деформирует их, сминает в складки. Этот
комплекс пород присоединяется к
континентальной плите в виде так
называемого аккреционного клина
(от англ.— приращение). Какая-то часть
осадочных отложений при этом опускается
вместе с плитой в глубины мантии.
Погружающаяся океанская плита может
также частично разрушить край
континентальной литосферы и захватить
ее фрагменты в мантию.
Кроме явления субдукции существует
более редкий процесс, (абдукция),
т. е. надвигание океанской литосферы
на континентальную. Примером является
огромный тектонический покров (размером
500 х 100 км) на восточной окраине Аравийского
полуострова, сложенный типичной
океанской корой, перекрывающей древние
докембрийские толщи Аравийского
щита.
Еще одни вариант конвергентной границы
— коллизия или столкновение, двух
континентальных плит, которые из-за
относительной легкости слагающего их
материала не могут погрузиться друг
под друга, а сталкиваются, образуя
горно-складчатый пояс с очень сложным
внутренним строением. Например, так
возникли Гималайские горы, когда 50 млн.
лет назад Индостанская плита столкнулась
с Азиатской. Аналогично сформировался
Альпийский горно-складчатый пояс при
коллизии Африкано-Аравийской и Евразийской
континентальных плит.
Причиной относительного перемещения
плит считается тепловая конвекция
вещества в мантии. Рифтовые зоны
располагаются над восходящими ветвями
конвективных ячей. Зоны субдукции
совпадают с нисходящими ветвями.
Океаническая литосфера движется от
рифтов к этим зонам, увлекаемая как
конвейером горизонтальными участками
этих ячей. В целом перемещение вещества
Земли происходит по замкнутому контуру.
Скорость конвективных потоков составляет
от 1 до 3 см/год. В земной коре эти течения
в замкнутых ячеях порождают тектонические
движения в виде поднятий и опусканий,
сжатия и растяжения. Они приводят к
короблению поверхности материковых
плит, их перемещению или дроблению.
Расчеты показывают, что за 5 миллиардов
лет, которые существует планета Земля,
все вещество мантии, по крайней мере,
12 – 15 раз полностью прошло цикл конвекции.