Строение земной коры. Этапы формирования рельефа

Содержание

Введение 2

Кора земли, формирование рельефа, основные положения тектоники_ 3

Заключение 20

Список литературы_ 21

Введение

По сравнению с размерами земного шара, земная кора составляет 1/200 его радиуса. Но эта «пленка» – самое сложное по строению и до сих пор наиболее загадочное образование нашей планеты. Главнейшая особенность коры в том, что она служит пограничным слоем между земным шаром и окружающим нас космическим пространством. В этой переходной зоне между двумя стихиями мироздания – космосом и веществом планеты – постоянно происходили сложнейшие физико-химические процессы, и, что замечательное, следы этих процессов в значительной степени сохранились.

Основными целями работы является:

- рассмотреть основные этапы формирование рельефа земли;

- определить строение коры земли, ее составляющие.

Кора земли, формирование рельефа, основные положения тектоники

Тектонической платформой геологи называют области с двухъярусным строением – внизу смятый в складки плотный фундамент, выше пологo лежащий рыхлый осадочный чехол. После образования фундамента тектонические движения на платформах были вялыми, малоинтенсивными. Они привели лишь к пологим изгибам поверхности фундамента и лежащего на нем осадочного чехла. В пределах платформ выделяют два вида структур – щиты и плиты. Первые вплоть до настоящего времени испытывали поднятия; в их пределах осадочный чехол отсутствует. На щитах длительно (до миллиарда лет) идет размыв кристаллических пород фундамента, благодаря чему на дневную поверхность выходит наиболее древние породы с возрастом 2–3 млрд. лет. На одном из участков Канадского щита (в Гренландии) недавно обнаружены самые древние из выходящих на земную поверхность породы.Их абсолютный возраст (3,7-3,8 млрд. лет) лишь на немного ниже возраста образования Земли как планеты (4,5 млрд. лет).

Плитами называются пространства платформ, фундамент которых перекрыт осадочным слоем. Крупные отрицательные структуры (прогибы) в пределах плит именуются синеклизами. По форме синеклиза напоминает пологое блюдце. Следует, правда, отметить, что округлые синеклизы встречаются редко. Чаще их границы образуют овалы или «совок», открытый к краям платформы. Бурением и геофизическими исследованиями установлено, что в основании синеклизы расположены грабены – узкие прогибы в фундаменте, ограниченные с обеих сторон разломами. Схематично формирование синеклизы можно представить таким путем – спустя некоторое время после движений, смявших в складки породы фундамента, платформа была рассечена разломами, вдоль которых образовались грабены; позже область прогибания расширилась и в опускания была вовлечена вся площадь синеклизы.

Второй класс структур земной коры – геосинклинали. Важнейшая отличительная их черта – много большая контрастность движений по сравнению с платформами. На геологической карте геосинклинальные зоны выходят в виде протяженных узких полос разного цвета. Особенно наглядно видно это на примере Урала, который, как цветной шарф, пересекает с сeвера на юг нашей страны геологическую карту. Образованию геосинклинального пояса также предшествовало заложение системы разломов. Но эти разломы были большой протяженности (тысячи километров), возможно, и более глубокого заложения, а главное концентрировались в один пояс, располагаясь друг от друга на относительно небольшом расстоянии (30–100 км).[1]

Вдоль таких глубинных разломов возникли геосинклинальные прогибы, в которых накопилось до 10–30 км. Осадков. Пространства между геосинклинальными прогибами оставались относительно инертными (их именуют срединными массивами). Геосинклинальные прогибы развивались в течение одного-двух геотектонических этапов длительностью по 180–200 млн. лет, после чего прогибание обычно прекращалось, сменяясь горообразованием и складчатостью. Наступал режим, близкий к платформенному. Через определенный промежуток времени могла заложиться новая система разломов или же частично ожить ранее существовавшая, и геосинклинальный режим возобновлялся.[2]

Возникшие глубинные разломы с равным успехом рассекали как древние платформенные территории, так и пространства, ранее занятые геосинклиналями. Геосинклинальный и платформенный режимы могли чередоваться во времени.

Хотя геологи обычно противопоставляют геосинклинали платформам, становится все более очевидным, что лишь крайние члены последовательного ряда геологических структур. В пределах платформ обнаружены впадины, например Прикаспийская синеклиза на Восточно-Европейской платформе, где мощность осадков достигает 25 км, как и в геосинклинальных прогибах. С другой стороны, известны геосинклинальные прогибы, например Карпаты, где мощность осадков не более 5–7 км, что часто встречается на платформе.

Но не следует и преуменьшать различие платформ и геосинклинальной. Последним свойственны не только большие мощности осадков и контрастное их изменение, но и сложная складчатость, а также интенсивный магматизм: излияние лав или внедрение крупных магматических тел – батолитов.

Магматические породы земной коры различаются по химизму и структуре. В зависимости от химического состава магматические породы разделяются на четыре группы (табл. 1.).

Если магматические породы излились на земную поверхность и застыли в виде лав, то они плохо раскристаллизованы, минералы в них почти не видны. Такие по- S роды называются эффузивными. Магматические породы, застывшие на глубине нескольких километров, именуются интрузивными. В зависимости от химического состава эффузивные породы разделяются на кислые (липариты), 3 средние (андезиты) и основные (базальты). Разумеется, существует огромное число переходных разностей, для которых петрографы предложили специальные наименования.

Сравнительное изучение геологических структур с разной историей позволило установить, что развитие нашей планеты имело определенную периодичность. Длительные циклы преобладающего погружения, сопровождаемого накоплением осадков, сменялись более кратковременными периодами поднятий, складкообразования и размыва. Обнаружены циклы разных порядков. Наиболее крупными за последние 500–600 млн. лет геологической истории являются каледонский, герцинский и альпийский геотектонические этапы. Длительность каждого из них приблизительно 180 млн. лет. В последнее десятилетие выделен так называемый байкальский геотектонический этап, который предшествовал каледонскому, однако длительности он равен или даже больше каледонского, герцинского и альпийского, вместе взятых. По-видимому, байкальский этап отвечает более крупному мегаэтапу высшего порядка. Геотектонические этапы не совпадают с эрами, выделенными на основании изучения истории органической жизни на планете.

Таблица 1. Химический состав магматических и осадочных пород[3]

Нигде окончания геотектонического этапа, часто завершающегося горообразованием, одни геосинклинальные зоны вновь вовлекались в прогибание, другие же длительное время оставалось как бы законсервированными–становились платформами. Такие зоны получили название по времени последнего этапа прогибания. Геосинклинальные зоны, прекратившие прогибаться и смятые в складки к концу байкальского этапа, стали именоваться байкалидами, к концу каледонского – каледонидами и далее – герцинидами и альпидами.

Основными геологическими телами в земной коре являются складчатые комплексы. Это толщи пород, образовавшиеся в течение геотектонического цикла длительностью 150–200 млн. лет. В областях, переживших геосинклинальный этап развития, мощность складчатого комплекса 5–20 км. Перед образованием следующего предыдущий сжимается в складки, метаморфизуется, пронизывается интрузиями, частично срезается эрозией. Поэтому породы более позднего складчатого комплекса чаще ложатся на смятые в складки слои предшествующего, т.е. негласно. Ниже мы покажем, что именно эти геологические тела – складчатые комплексы – фиксируются при геофизических исследованиях как основные сейсмические слои земной коры.[4]

В специальной геологической литературе по этому вопросу существуют различные точки зрения, но наиболее распространенным мнением является следующее. Первоначально на Земле не было коры. Затем в результате вулканических извержений стали выделяться из мантии базальты, образовавшие тонкую базальтовую кору, сходную до некоторой степени с современной корой океанов. С течением времени земная кора становилась все толще, пока не достигла толщины современной коры континентов. Неоднократно подсчитывались объемы вулканического материала, извергнутого из мантии Земли за год. Если это количество вулканических выбросов умножить на длительность жизни Земли как планеты (4,5 млрд. лет), то окажется, что из земных недр выделилось такое количество вещества, которое сравнимо с объемом всей современной коры. Совпадение этих цифр было одним из доказательств того, что земная кора в ходе геологической истории постепенно наращивалась за счет поступающих из мантии вулканических продуктов.

Однако изложенная схема образования коры представляется чересчур упрощенной, а главное неверной для начальных этапов ее становления. Нет возражений против того, что поступающий из мантии вулканический материал преимущественно базальтового состава играет существенную роль в общем объеме вещества земной коры. Но процесс формирования современной земной коры не был односторонним актом накопления вулканических толщ на земной поверхности. Рассматриваемая гипотеза исключает обратное поступление корового материала в мантию Земли. Между тем процесс поглощения земной коры мантией развит не менее широко, чем выделение из мантии вулканических продуктов. Противоречит данным геологии и предположение о том, что в глубоком архее (3–4 млрд. пет назад) земная кора была много тоньше, чем в настоящее время.

Какими же фактами мы располагаем, чтобы судить о начальных этапах формирования земной коры? Их три группы. Во-первых, это сравнительный анализ современного строения коры под древнейшими и молодыми геологическими структурами; во-вторых, результаты изучения древнейших пород, обнажающихся сейчас на дневной поверхности; в-третьих, космогонические представления об условиях образования нашей планеты. Рассмотрим их поочередно. Читатель уже знает, что в среднем толщина земной коры и под древними платформами, и под складчатыми сооружениями, закончившими геосинклинальное развитие всего 100–200 млн. пет назад, приблизительно одинакова. Но если древние платформы, не испытавшие в течение последних 2–3 млрд. лет сколько-нибудь интенсивных движений, имеют сейчас кору толщиной около 40 км, то есть серьезные основания считать, что такая же толщина коры была под ними и 2–3 млрд. лет назад. Следовательно, за отрезок времени, равный половине всего возраста Земли, средняя толщина земной коры на нашей планете не изменилась.

Этот вывод подтверждается изучением геологического разреза древнейших горных пород, обнажающихся на платформах. Составление детальных разрезов архейских пород показало, что мощности их измеряются огромными цифрами: 15–25 км и более. Свидетельствуют о мощной коре и результаты изучения условий образования минералов, которыми сложены сейчас высокометаморфизованные толщи архейских пород. Установлено, что распространенные в архейских горных породах Алданского щита минералы возникли при давлениях 5–10 тыс. атм. и температуре 600–800°С. Но такие давления бывают на глубине 20–35 км. Следовательно, в момент образования этих метаморфических минералов архейские осадки были погружены на указанные глубины. Возраст древнейших метаморфизованных пород Земли около 3,7–3,8 млрд. лет. Значит уже тогда земная кора континентов имела толщину, не меньшую, чем сейчас (30–40 км). А ведь это было спустя лишь миллиард лет после образования Земли как планеты.

Ну, а, какой же была кора в. первый миллиард лет истории планеты? Некоторое, правда самое общее, представление о начальных этапах развития коры дает космогония. В последние годы благодаря исследованиям советского астронома В.С. Сафронова стали более ясны условия в начальный период жизни Земли. Согласно современной теории происхождения планет, сформулированной впервые академиком О.Ю. Шмидтом, Земля образовалась путем аккумуляции твердого рассеянного вещества, состоящего из частиц и тел различных размеров. «Зона питания» формировавшейся Земли простиралась почти от орбиты Венеры до орбиты Марса. Постепенно мельчайшие частицы и метеориты различных размеров объединялись в более крупные тела – астероиды, которые затем падали на образующуюся Землю. Самые большие из них составляли около 0,001 массы Земли, радиусы их достигали нескольких сотен километров. Период образования Земли из падающих на нее тел длился примерно 100 млн. лет. Хотя, по нашим понятиям, это время огромно, оно составило всего лишь 2–3% от всей геологической жизни планеты.[5]

Гидростатическое давление внутри Земли зависит от веса пород и, значит, в течение всей истории планеты было одинаковым. Толщина коры, т.е. зоны гидратированных ультраосновных пород, определялась тогда, как и сейчас, прежде всего давлением и температурой. На примере Урала известно, что там, где ультраосновные породы мантии выведены на дневную поверхность, они претерпели изменения (серпентинизированы) до глубины 45 км, где проходит граница Мохоровичича, принимаемая за основание коры. Если на начальной стадии формирования коры температура в верхних слоях Земли была такая же, как в настоящее время, то мощность ее составляла порядка 45 км.

Таким образом, уже в самом начале развития Земли как планеты существовали условия для возникновения мощной земной коры, подобной современной коре континентов. Тот факт, что в раннем архее (4–3,5 млрд. лет назад), т.е. спустя лишь 0,5–1 млрд. лет после образования Земли, земная кора имела мощность 30–45 км, подтверждает наши рассуждения.

Безусловно, поступающий из мантии вулканический материал является важнейшей составной частью вещества земной коры, однако несомненно и то, что первоначальная земная кора возникла за счет раздробления и гидратации ультраосновных пород, слагавших астероиды и метеориты. Эта кора, конечно, была более основной и не сильно отличалась от состава мантии.[6] Период образования Земли как планеты, длившийся, по расчетам В.С. Сафронова, приблизительно 100 млн. лет, можно рассматривать как первую стадию эволюции нашей планеты.

Рудный бассейн Садбери имеет овальную форму размером 60х27 км. Он располагается на поверхности Канадского кристаллического щита, сложенного гранитами и кварцитами. Строение бассейна напоминает слоеный пирог: внизу залегают рудоносные породы – микропегматиты, диориты и другие, над ними – туф «опанинг», перекрытый слоями шиферных сланцев и песчаников. Была высказана гипотеза о том, что бассейн Садбери появился в результате падения 1700 млн. лет назад (возраст определен методами абсолютной геохронологии) гигантского метеорита. К этой гипотезе привели попытки расшифровать происхождение туфа «опанинг». По строению он представляет собой брекчию – раздробленную и вновь сцементированную породу – Обломки брекчии состоят из окружающих Садбери коренных гранитов. В брекчии со держится много стекла – расплавленных и быстро остыв птах, не успевших раскристаллизоваться минералов. По этим признакам «опанинг» очень напоминает мате риал из известных метеоритных кратеров. Сходство это недавно было подтверждено находкой в Садбери кристаллов кварца, обладающих своеобразной ориентировкой трещин, которые возникают в кварце только под воздействием ударных волн, создающих чрезвычайно высокие давления при ядерных взрывах или при падении гигантски метеоритов. Очевидно, удар гигантского метеорита вызвал и появление глубинных расплавленных масс, содержащих большое количество металлов.

Есть у нас прямые доказательства того, что падение даже относительно небольших метеоритов способно вызвать плавление пород на дне метеоритного кратера. Недавно советским геологом В.Л. Масайтисом была подробно изучена так называемая Попигайская котловина – округлая депрессия диаметром 100 км, расположенная на севере Сибири, в бассейне реки Хатанги. Катастрофа произошла примерно 30 млн. лет назад. Выброшенные во время взрыва крупные глыбы кристаллических пород фундамента Сибирской платформы разлетелись на расстояние до 40 км от края кратера. Удар метеорита вызвал плавление горных пород, в результате чего возникла необычная расплавленная лава с высоким содержанием кремнезема (65%), близкая но химическому составу к породам фундамента платформы и резко отличающаяся по химизму от глубинных трапповых излияний. Таким образом, если не все, то многие из названных механизмов плавления материала коры вследствие падения космических теп действительно существуют. Земную кору второй стадии эволюции Земли можно представить в виде относительно толстого слоя 20–50 км обводненных (серпентинизированных), в той или иной степени раздробленных ультраосновных пород. Местами встречались округлые массивы разных размеров переплавленных основных и ультраосновных пород и лавовые покровы на дне метеоритных кратеров.

Следующая стадия эволюции коры начиналась во второй половине архея (3–2,5 мдрд. пет назад). С этого периода тектоносфера Земли приобрела необходимую хрупкость. Отдельные зоны земной коры в местах максимальных напряжений стали рассекаться глубинными разломами, вдоль которых формировались геосинклинальные пояса и осуществлялся обмен веществом между корой и мантией Земли. Пространства же между такими; поясами разломов были относительно стабильны. В их пределах существовал платформенный режим. Важнейшей особенностью этой стадии развития коры является то, что с течением времени возникали новые системы разломов, а старые постепенно залечивались. В результате в red логической истории нашей планеты наметилось несколько эпох образования новых – геосинклинальных поясов, когда участки с платформенным типом развития сменялись геосинклинальным и наоборот.

Зоны глубинных разломов служили каналами, по которым происходил обмен веществом между корой и мантией Земли. Из мантии вследствие происходящего там плавления на поверхность Земли поступали значительные порции вулканических продуктов, преимущественно в виде базальтовых лав. Но в тех же приразломных зонах осуществлялся и обратный процесс – поглощение осадков из более глубоких горизонтов коры в мантию Земли. Помимо глубинных разломов необходимым условием обмена вещества между корой и мантией Земли является существование в мантии астеносферного слоя, где материал мантии находится в частично расплавленном состоянии и течет в горизонтальном направлении. Но возникновение астеносферного слоя в недрах сформировавшейся Земли возможно лишь тогда, когда ее термическая эволюция уже прошла определенный этап, первичные термальные неоднородности сгладились, а разогревание недр в результате радиоактивного распада достигло состояния, напоминающего современное.

Важнейшей особенностью третьей стадии эволюции земной коры, когда уже происходил обмен веществом между корой и мантией, является постоянное обогащение коры кремнеземом, калием и натрием. Задерживались в коре и радиоактивные элементы, что способствовало плавлению пород и формированию крупных гранитных тел.

Третья стадия развития Земли до некоторой степени продолжается и сейчас, что подтверждается различными типами тектонических движений на континентах. Однако, по-видимому, с начала палеозойской эры, т.е. примерно 0.5 млрд. лет назад, Земля вступила в четвертую свою стадию эволюции, которую мы с полным правом можем именовать океанической. Важнейшей особенностью этой стадии жизни нашей планеты является уничтожение мощной континентальной коры и превращение ее в тонкую океаническую, где, если не считать слоя воды, до границы М всего лишь 5–7 км.

Рассмотрим последовательность событий при формировании тонкой океанической коры, согласно нашей гипотезе океанообразования.

Во впадинах средиземноморского типа и окраинных морях в настоящее время происходит утоньшение коры (океанизация). Формирование впадин Средиземноморья связано с


29-04-2015, 00:33

Страницы: 1 2
Разделы сайта