Курсовая работа
«Тектоническая мобильность земной коры»
Введение
«Все течет, все меняется. Невозможно войти дважды в одну и ту же реку», – гласят изречения Гераклита, одного из выдающихся философов Античной Греции, представителя милетской школы философов.
В наши дни факт о том, что все вокруг меняется и ничто не остается неподвижным, может с полным правом быть отнесен к разряду априорных. Несоизмеримый прорыв, которого достигла научная мысль в течение двух последних столетий, особенно со второй половины ХХ века, позволил не только теоретически, но и путем непосредственных исследований проследить ход исторического процесса в мире природы. Эволюция флоры и фауны, смена времен года и суточной активности, круговорот воды и морские течения – все это подтверждения этого закона диалектики, протекающие с разным интервалом времени, либо циклично повторяющие предыдущие фазы, либо спирально переходящие на новый уровень развития. Одни из таких примеров можно пронаблюдать воочию, другие же, как, например, эволюцию растений и животных, можно проследить, изучив некоторых представителей, морфологические и физиологические признаки которых указывают на родство и позволяют выстроить цепь последовательных изменений. Однако, процессы преобразований протекают не только в поверхностных, но и в более глубинных слоях Земли. И для таких процессов без специально проводимых исследований нельзя пронаблюдать ни длительности, ни направления их протекания, поскольку их хронологические рамки значительно превышают среднюю продолжительность человеческой жизни, а изучить строение и структуру отдельных элементов наглядно не представляется возможным.
Но, как писал один из величайших русских ученых и мыслителей М.В. Ломоносов: «Велико есть дело достигать во глубину земную разумом, куда рукам и оку досягнуть возброняет натура». Научная геология, поставившая целью выяснение закономерностей строения и развития нашей планеты, возникла в конце XVIII – начале XIX века и с тех пор прошла большой и сложный путь. В результате дифференциации земного шара среди других была выделена его поверхностная оболочка – земная кора, которая в свою очередь была разбита на тектонические структуры разного ранга (от греческого tektonos – строитель). С появлением методов определения возраста горных пород (стратиграфичес – кий, петрографический, тектонический, палеонтологический, изотопной геохронологии) удалось установить последовательность и время возникновения тех или иных структур (особенно точно с помощью последнего метода – изотопной геохронологии). И когда было открыто изменение тектонических структур в ходе истории Земли и опосредованное этим изменение лика нашей планеты, встал вопрос о причинах, побуждающих эти изменения.
Собственно говоря, определенные представления о механизме тектонических движений зародились еще в Древнем Мире, в эпоху Античности, когда были заложены основы многих наук и теорий. Выделяются две основные школы: нептунистов и плутонистов. Сторонники первой связывали движение земной коры с экзогенными процессами, точнее, с растворяющим воздействием на горные породы воды и последующим обрушением слоев в подземные пустоты. Сторонники второй усматривали причины тектонических движений и деформаций пород в действии внутренних сил – подземного огня. Как ни удивительно, но, несмотря на всю свою мифичность, эти взгляды просуществовали довольно длительное время. Лишь со второй половины XVIII века появляются первые научные тектонические гипотезы.
Рассмотреть основные тектонические структуры земной коры, виды тектонических движений на примере территории России, а также существующие гипотезы о причинах этих движений – цели моей предстоящей работы.
Актуальность темы : Как уже было сказано выше, вопрос о причинах, вызывающих тектонические движения и деформации земной коры, вулканизм и интрузивный магматизм, занимает умы человечества издавна. В их формировании можно проследить некую связь с уровнем развития человеческого мышления. В Древнем Мире эти процессы объяснялись действием воды (школа нептунистов), огня (школа плутонистов). Несмотря на то, что эти взгляды в чем-то схожи с истиной (на изменения ландшафтов влияют и экзогенные процессы, в составе которых выделяют водные, и эндогенные процессы, связанные с высокими температурами в недрах Земли), они во многом мистифицированы: под силами огня и воды понимались не столько сами физические силы, сколько потусторонние духи, управляющие ими. Развития же научная мысль смогла достичь лишь к XVIII веку (после продолжительного застоя в эпоху Средневековья), когда научный прогресс вышел на необходимый уровень. С эволюцией науки и техники появлялись новые методы и возможности исследования, которые влекли за собой новые знания, требующие новых теорий и мировоззрений.
Что же мы имеем на сегодняшний день? Существует целый ряд гипотез о причинах тектонических движений, что уже указывает на то, что ни одна из них не может быть полностью доказана, а значит, и не может называться теорией. Так что вопрос о мобильности земной коры пока остается открытым, а значит, и вполне актуальным.
Методика : для написания данной работы, на мой взгляд, более подойдут теоретические (логические) методы. Из общегеографических же методик уместно использование описательного метода для разъяснения сущностей различных сторон вопроса, а также картографический метод, поскольку изучение тектонических движений на определенной территории требует визуального анализа карт.
По мере развития темы вопроса в дальнейшем возможны и некоторые эмпирические методики.
Каменная оболочка Земли. Земная кора.
В учебной литературе под «каменной оболочкой Земли» понимается одна из ее оболочек – литосфера. Она простирается от земной поверхности на глубину до 100–250 км под материками и до 50–300 км под океанами до астеносферного слоя, слоя «размягченных» пластичных пород. Литосфера включает в себя две составляющие: земную кору и верхний твердый слой мантии. Таким образом, земная кора – это твердая верхняя оболочка Земли, и она соотносится с литосферой как часть и целое.
Термин «земная кора» был введен в географическую науку австрийским геологом Э. Зюссом в 1881 г. (8) Помимо этого термина данный слой имеет и другое название – сиаль, составленное из первых букв наиболее распространенных здесь элементов – кремния (silicium, 26%) и алюминия (aluminium, 7,45%). Мощность земной коры колеблется в пределах от 5–20 км под океанами до 30–40 км под континентами, в горных районах – до 75 км. (10)
В своем строении земная кора неоднородна. В ней выделяют три слоя: осадочный, «гранитный» и «базальтовый». Поскольку «гранитный» слой примерно наполовину сложен гранитами, а 40% в нем занимают гранитогнейсы и ортогнейсы, более корректно его называть – гранитогнейсовый слой. Также и «базальтовый» слой, поскольку состав его довольно разнообразный, и преобладают в нем метаморфические породы основного состава (гранулиты, эклогиты), корректнее называть – гранулит-базитовый слой. Границей между гранитогнейсовым и гранулит-базитовым слоями является раздел Конрада. Нижняя граница земной коры выделяется довольно четко, что связано с возрастанием скорости продольных сейсмических волн в нижележащем слое мантии. Эта граница носит название – граница Мохоровичича в честь югославского сейсмолога А. Мохоровичича, впервые установившего ее.
В различных районах планеты строение земной коры также различно. В целом ее можно разделить на два типа: континентальная и океаническая.
Континентальный тип – мощность его от 35 – 45 км на платформах до 55–75 км в горных районах. Ее слагают три слоя: осадочный – от 0 км на щитах до 15–20 км в краевых предгорных прогибах и платформенных впадинах; гранитогнейсовый слой – мощностью в 20–30 км; гранулит-базитовый слой, мощность которого достигает 15–35 км.
Океаническая кора – значительно меньшей мощности, чем континентальная. В ее структуре также выделяют три слоя: осадочный с максимальной мощностью до 1 км, составленный из различных осадочных образований, большая часть которых находится в рыхлом состоянии и насыщена водой; базальтовый слой с прослоями карбонатных и кремнистых пород, мощностью 1–3 км; габбро-базальтовый слой с присутствием ультраосновных пород (пироксениты, серпентиниты), мощность которого колеблется от 3 до 5 км. Раньше считалось, что океаническая кора сложена лишь двумя слоями, без гранитного, однако после проведения подводного бурения и сейсмических исследований были получены более точные результаты.
Помимо основных выделяют два переходных типа: субокеанический и субконтинентальный.
Субконтинентальный тип – близок по строению континентальному и имеет распространение по окраинам материков и в областях островных дуг. Верхний слой – осадочно-вулканогенный мощностью 0,5–5 км; второй слой сложен гранитно-метаморфическими толщами и обладает мощностью до 10 км; третий слой – базальтовый, мощность которого колеблется от 15 до 40 км.
Субокеанический тип – близок по строению океанической коре, располагается в котловинах окраинных и внутриконтинентальных морей (Охотское, Черное моря). От океанической коры этот тип отличается значительно более мощным слоем осадочных пород, достигающим 10 км.
Вопрос о происхождении земной коры до наших дней остается неразрешенным окончательно, о чем говорит наличие различных гипотез ее формирования. Одним из наиболее обоснованных взглядов является принцип «зонной» плавки А.П. Виноградова. Суть его в следующем: вещество мантии находится в твердом равновесном состоянии, однако при изменении внешних условий (давление, температура) масса вещества переходит в жидкую подвижную форму и начинает перемешаться в радиальном направлении к поверхности Земли. По мере ее продвижения происходит дифференциация вещества: легкоплавкие соединения выносятся на поверхность, тугоплавкие остаются на глубине. Этот многократно повторявшийся в прошлом и не прекративший своей деятель-ности в настоящем процесс обусловил не только формирование земной коры, но и ее химический состав. В результате радиального выноса элементов слагались и слои земной коры: базальтовый образовался при выплавлении вещества мантии, формирование гранитного слоя связано с расплавлением метаморфических пород и их обогащением химическими элементами вследствие процесса дегазации. Этот процесс более активно протекал в геосинклинальных поясах, на континентах, о чем свидетельствует и большая мощность здесь гранитного слоя. В океанах же дегазация шла менее эффективно, о чем говорят и отсутствие гранитного слоя, и бедность океанических базальтов химическими элементами. Осадочный слой имеет несколько иное происхождение. Оказавшиеся на поверхности породы гранитного слоя подвергались воздействию внешних условий, особо важным из которых был и остается геохимический эффект жизнедеятельности организмов, о чем говорит большое содержание в осадочном слое окисленных форм серы, органического углерода, азота и др. Это воздействие проявляется как напрямую, так и опосредованно через влияние на условия, определяющие преобразования горных пород (кислотность / щелочность, количество кислорода и углекислого газа, наличие органических соединений и т.д.) (9)
Т.о. земная кора является верхней твердой оболочкой Земли; в ее строении выделяются три слоя: осадочный, гранитогнейсовый и гранулит-базитовый; по типу строения выделяют континентальную и океаническую кору, различающиеся мощностью и составом слоев, а также переходные – субокеаническую и субконтинентальную, имеющие сходства с основными типами, но обладающие в то же время и некоторой обособленностью.
Тектонические структуры земной коры
Прежде всего необходимо уяснить само понятие «тектоническая структура». Под тектоническими структурами понимают участки земной коры, отличные по строению, составу и условиям образования, главным определяющим фактором развития которых являются тектонические движения наряду с магматизмом и метаморфизмом.
Главной тектонической структурой, безусловно, можно назвать саму земную кору с ее особенностями строения и состава. Как уже говорилось выше, земная кора неоднородна на земном шаре, ее подразделяют на 4 типа, два из которых основные – континентальная и океаническая. Соответственно, следующими по рангу тектоническими структурами будут являться континенты и океаны., характерная разница между которыми заключена в осо – бенностях строения слагающей их коры. Более низкими по рангу будут структуры, слагающие континенты и океаны. Важнейшими из них являются платформы, подвижные геосинклинальные пояса и пограничные участки древних платформ и складчатых поясов.
Платформа – крупная геологическая структура, обладающая тектонической устойчивостью и стабильностью. По возрасту их разделяют на древние (архейского и протерозойского происхождения) и молодые, заложенные в фанерозое. Древние платформы делятся на две группы: северную (лавразийскую) и южную (гондванскую). К северной группе относятся: Северо-Американская, Русская (или Восточно-Европейская), Сибирская, Китайско-Корейская. Южная группа включает Африкано-Аравийскую, Южно-Американскую, Австралийскую, Индостанскую, Антарктическую платформы. Древние платформы занимают крупные участки суши (около 40%). Молодые составляют значительно меньшую площадь материков (5%), они располагаются либо между древними (Западно-Сибирская), либо по их периферии (Восточно-Австралийская, Средне-Европейская). (3)
Как древние, так и молодые платформы имеют двухслойное строение: кристаллический фундамент, сложенный глубоко метаморфизированными породами (гнейсы, кристаллические сланцы) с большим количеством гранитных структур, и осадочный чехол, сложенный океаническими и терригенными осадками, а также органо-вулканогенными породами. Часть древних платформ, которая покрыта чехлом, называется плитой. Эти участки, как правило, характеризуются общей тенденцией к опусканию и прогибанию фундамента. Участки платформ, не покрытые чехлом осадков, носят название щиты и характеризуются направленностью к поднятию. Менее крупные выступы фундамента платформ, часто покрывающиеся морем называют массивами. Молодые плат – формы отличаются от древних не только возрастом. Их фундамент менее метаморфизирован, в нем содержится меньше гранитных интрузий, поэтому вернее его называть складчатым. В силу возраста фундамент и чехол не достаточно дифференцированы в молодых платформах, поэтому определить четкую границу между ними достаточно сложно в отличие от древних платформ. Кроме того молодые платформы полностью покрыты осадочным чехлом, щиты в их структуре крайне редки, поэтому их принято называть просто плитами. Отмечено, что на платформах северного ряда более распространены плиты, в то время как на платформах южного ряда чаще встре – чаются щиты. (2)
В пределах плит различают: синеклизы, антеклизы, авлакогены. Синеклизы – крупные пологие впадины фундамента, антеклизы в свою очередь крупные и пологие поднятия фундамента. В районах синеклиз повышена мощность осадочного чехла, в то время как вершины антеклиз могут выступать на поверхность в форме массивов. Авлакогены – линейные прогибы длиной в сотни и шириной в десятки километров, ограниченные сбросами. На склонах антеклиз и синеклиз располагаются тектонические структуры более низкого ранга: плакантиклинали (складки с очень малым наклоном), флексуры и купола.
Геосинклинальные пояса – линейно вытянутые участки земной коры с активно проявляющимися в их пределах тектоническими процессами. Как правило, первые этапы рождения пояса сопровождаются опусканием коры и накоплением осадочных пород. Конечный, собственно орогенный этап, представляет собой поднятие коры, сопровождающееся вулканизмом и магматизмом. В пределах геосинклинальных поясов выделяют антиклинории, синклинории, срединные массивы, межгорные впадины, заполненные обломочным материалом, поступающим с гор – молассой. Для моласс характерно богатство полезными ископаемыми, в том числе и каустобиллитами. Геосинклинальные пояса обрамляют древние платформы и разделяют их. Крупнейшими поясами являются: Тихоокеанский, Урало-Охотский, Средиземноморский, Северо-Атлантический, Арктический. В настоящее время активность сохранилась в Тихоокеанском и Средиземноморском поясах.
В пограничных участках выделяют краевые швы, краевые прогибы, окраинные вулканические пояса. Краевые швы – линии разломов, по которым соединяются щиты и складчатые пояса. Краевые прогибы приурочены к границам подвижных поясов и платформ. Окраинные вулканические пояса располагаются по окраинам платформ в местах проявления вулканизма. Слагаются они в основном гранитогнейсовыми и вулка – ническими породами.
Кроме них в последнее время были выявлены дополнительные тектонические структуры: сквозные пояса, которые разделяют складчатые напластования пород, рифтовые пояса, сходные с авлакогенами, но обладающие большей протяженностью и не содержащие смятых в складки пород в своем составе, глубинные разломы, о которых уже было сказано выше. (1)
Т.о. существует большое разнообразие тектонических структур, в связи со своими масштабами разделенных на разные ранги: от общепланетных (земная кора) до локальных (щиты, массивы). Помимо масштаба тектонические структуры также различаются по форме (поднятые, прогнутые) и по комплексу тектонических процессов, преобладающих в них (поднятия, опускания, вулканизм).
Тектонические движения. Их классификация
Как в прошлые эпохи, так и в настоящее время земная кора постоянно перемещается под влиянием тех или иных геологических сил. Ее движения можно классифицировать по различным критериям. По своей направленности выделяют вертикальные и горизонтальные движения. Однако это деление весьма условно. Во-первых, потому что многие деформации происходят под тем или иным углом к земной поверхности, во-вторых, горизонтальные и вертикальные движения не постоянны и могут сменять друг друга во времени: сжатие земной коры в горизонтальном направлении приводит к формированию складок и поднятию поверхности, а растяжение ведет к выравниванию и опусканию пород.
По скорости движения разделяют на быстрые и медленные (вековые), протекающие постоянно. Быстрые движения (например, землетрясения) проявляются при воздействии на тектонические структуры значительных по силе, но кратковременных процессов. Медленные же обусловлены значительно меньшими по величине силами, однако их действие растянуто на многие миллионы лет. Так что нельзя сказать однозначно какие из этих движений имеют большее отражение на земной поверхности. С одной стороны быстрые, т. к. последствия землетрясений масштабны и проявляются буквально за считанные секунды; но с другой стороны изменения в рельефе да и само его формирование во многом обусловлены медленными движениями, однако они проявляются за чрезвычайно длительные сроки, что довольно сложно проследить и изучить даже теоретически, не говоря о лабораторных исследованиях, и кроме того результаты этих движений подвергаются воздействию как экзогенных процессов, так и таких же медленных тектонических движений, но противоположных по знаку. Горизонтальные движения являются более направленными, т.е. меняют знак за очень длительный период времени. Вертикальные движения наоборот более краткосрочны и часто меняют направление, в связи с чем вполне допустимо выражение – «Земля дышит». (10)
По времени проявления различают современные движения, идущие в настоящее время, новейшие, приуроченные к голоцену (10–12 тыс. л.н.), неотектонические, протекавшие в неоген-четвертичное время, движения отдаленного геологического прошлого, характерные более ранним периодам и эрам. Наиболее ярко проявились в свое время неотектонические движения, протекавшие повсеместно; именно
29-04-2015, 00:33