Земная кора, формирование рельефа и основные принципы тектоники - Геология - Скачать бесплатно
Южно-уральский государственный университет
Факультет «Экономика и управление»
Реферат
по концепции современного естествознания
на тему:
«Земная кора,
формирование рельефа
и основные принципы тектоники»
Выполнила: Величко Оксана
группа: ЭиУ – 363
Проверил: Сенин А.В.
Челябинск
1998 г.
План
1. Земная кора
2. Экзогенные процессы
1. Геологическая работа ветра
2. Геологическая деятельность подземных вод
3. Геологическая работа текучих вод
4. Геологическая работа льда
5. Озера и болота, их геологическая роль
3. Эндогенные процессы
1. Дифференциация магмы
2. Глубинный вулканизм
3. Тектонические движения земной коры
4. Список литературы
ЗЕМНАЯ КОРА
Земная кора является наиболее хорошо изученной твердой оболочкой Земли.
Название «кора» исторически связано с представлением о твердой оболочке,
образовавшейся в результате остывания поверхностных слоев расплавленного
огненно-жидкого вещества Земли, из которого она состояла первоначально, как
это представлялось по ранее господствовавшим космогоническим гипотезам.
Земная кора состоит из нескольких слоев, толщина и строение которых
различны в пределах океанов и материков. В связи с этим выделяют
океанический, материковый и промежуточный типы земной коры, которые будут
описаны дальше.
По составу в земной коре выделяют обычно три слоя – осадочный,
гранитный и базальтовый.
Осадочный слой сложен осадочными горными породами, являющимися
продуктом разрушения и переотложения материала нижних слоев. Этот слой хотя
и покрывает всю поверхность Земли, но местами настолько тонок, что
практически можно говорить о его прерывистости. В то же время иногда он
достигает мощности в несколько километров.
Гранитный слой сложен в основном магматическими породами,
образовавшимися в результата застывания расплавленной магмы, среди которых
преобладают разности, богатые кремнеземом (кислые породы). Этот слой,
достигающий на материках мощности 15-20 км, под океанами сильно сокращается
и даже может совсем отсутствовать.
Базальтовый слой также слагается магматическим веществом, но более
бедным кремнеземом (основными породами) и обладающим большим удельным
весом. Этот слой развит в основании земной коры во всех областях земного
шара.
Материковый тип земной коры характеризуется присутствием всех трех
слоев и является значительно более мощным, чем океанический.
Земная кора представляет собой основной объект изучения геологии.
Земная кора состоит из весьма разнообразных горных пород, состоящих из не
менее разнообразных минералов. При изучении горной породы прежде всего
исследуют ее химический и минералогический состав. Однако этого
недостаточно для полного познания горной породы. Одинаковый химический и
минералогический состав могут иметь породы различного происхождения, а
следовательно, и различных условий залегания и распространения.
Представим себе такую породу, как гранит. Она состоит из минералов:
кварца, полевого шпата, биотита и иногда роговой обманки. Если гранит
залегает на поверхности Земли, то в условиях резко континентального климата
он подвергается механическому разрушению, выветриванию. Камень распадается
на составные части, образуется дресва, состоящая из обломков минералов.
Обломки подхватываются текучими водами, которые окатывают их, измельчают и
превращают в песок. В дальнейшем песок может быть сцементирован в песчаник
и так возникает новый камень, новая горная порода осадочного происхождения.
По минералогическому и химическому составу она может почти не отличаться от
гранита, тем не менее условия ее образования, формы залегания и
закономерности распространения будут совсем иными.
Поэтому, для того чтобы выяснить происхождение горной породы, надо
изучить не только ее химический и минералогический состав, но и многие
другие особенности, а именно: структуру, текстуру и форму залегания.
Под структурой породы понимают размеры, состав и форму слагающих ее
минеральных частиц и характер их связи друг с другом. Различают разные типы
структур в зависимости от того, сложена ли горная порода из кристаллов или
аморфного вещества, какова величина кристаллов (целые кристаллы или обломки
их входят в состав породы), какова степень окатанности обломков, совершенно
не связанны друг с другом образующие породу минеральные зерна или они
спаяны каким-либо цементирующим веществом, непосредственно срослись друг с
другом, проросли друг друга и т. д.
Под текстурой понимают взаиморасположение составляющих породу
компонентов, или способ заполнения ими пространства, занимаемого горной
породой. Примером текстур могут быть: слоистая, когда порода состоит из
чередующихся слоев разного состава и структуры, сланцеватая, когда порода
легко распадается на тонкие плитки, массивная, пористая, сплошная,
пузырчатая и т.д.
Под формой залегания горных пород понимается форма тел, образуемых ими
в земной коре. Для одних пород – это пласты, т.е. сравнительно тонкие тела,
ограниченные параллельными поверхностями; для других – жилы, штоки и т.п.
В основу классификации горных пород кладется их генезис, т.е. способ
происхождения. Выделяют три крупные группы пород: магматические, или
изверженные, осадочные и метаморфические.
Магматические породы образуются в процессе застывания силикатных
расплавов, находящихся в недрах земной коры под большим давлением. Эти
расплавы получили название магмы (от греческого слова «мазь»). В одних
случаях магма внедряется в толщу лежащих выше пород и застывает на
большей или меньшей глубине, в других – она застывает, излившись на
поверхность Земли в виде лавы.
Осадочные породы образуются в результате разрушения на поверхности
Земли ранее существовавших пород и последующего отложения и накопления
продуктов этого разрушения.
Метаморфические породы представляют собой результат метаморфизма, т.е.
преобразования ранее существовавших магматических и осадочных горных пород
под влиянием резкого повышения температуры, повышения или изменения
характера давления (смены всестороннего давления на ориентированное), а
также под влиянием других факторов.
ЭКЗОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Поверхность Земли и ее недра непрерывно изменяются под воздействием
самых разнообразных сил и факторов. Эти процессы изменения протекают в
подавляющем своем большинстве крайне медленно с точки зрения человека,
незаметно не только непосредственно для его глаза, но часто и незаметно для
многих сменяющих друг друга поколений людей. Однако именно эти медленные
процессы в течение миллионов и миллиардов лет истории Земли приводят к
наиболее разительным и крупным переменам в ее лике и внутреннем строении.
Они и составляют главное содержание истории Земли.
Среди геологических процессов есть и такие, которые проявляются очень
бурно и приводят к катастрофическим последствиям. Сюда относятся мощные
извержения вулканов, разрушительные землетрясения, внезапные горные обвалы
и т.п. Но эти процессы проявляются значительно редко, охватывают
относительно небольшие площади и играют в истории Земли значительно меньшую
роль.
Чтобы верно понять динамику Земли и правильно истолковать
закономерности ее развития, требуется очень тонкое наблюдение именно над
медленно протекающими геологическими процессами. Их изучение и составляет
основное содержание динамической геологии.
Для удобства изучения геологические процессы разделяют на две большие
группы: процессы внешней геодинамики, или внешние экзогенные процессы, и
процессы внутренней геодинамики, или внутренние эндогенные процессы.
Экзогенные процессы возникают в результате взаимодействия каменной
оболочки с внешними сферами: атмосферой, гидросферой и биосферой.
Эндогенные процессы проявляются при воздействии внутренних сил Земли на ту
же каменную оболочку.
Разделение процессов на внешние и внутренние носит несколько условный
характер, так как между ними нет категорического разграничения, а наоборот,
наблюдается тесное взаимодействие. Тем не менее подобное деление
методически вполне оправдано.
Экзогенные процессы в свою очередь подразделяются на три большие
группы: процессы выветривания, процессы денудации и процессы аккумуляции,
или осадконакопления.
Выветривание представляет собой процесс изменения (разрушения) горных
пород и минералов вследствие приспособления их к условиям земной
поверхности. Оно состоит в изменении физических свойств минералов и горных
пород, главным образом сводящегося к их механическому разрушению,
разрыхлению и изменению химических свойств под воздействием воды, кислорода
и углекислого газа атмосферы и жизнедеятельности организмов.
Денудация и аккумуляция (или осадконакопление) тесно взаимосвязаны. Под
денудацией понимается совокупность процесса сноса продуктов разрушения
горных пород, создаваемых в основном выветриванием. Она проявляется главным
образом в пределах суши и сводится к перемещению раздробленного или
химически растворенного материала с возвышенностей в депрессии рельефа –
долины, котловины, озерные и морские бассейны. Главными ее агентами
являются сила тяжести, текучие воды, ветер и движущиеся льды ледников.
Денудация (от латинского слова «денудо» – обнажаю) приводит к разрушению
целых горных систем, шаг за шагом сравнивая их с землей и превращая в
равнины.
Аккумуляция – это сумма всех процессов накопления осадков, возникающих
в понижениях рельефа Земли за счет принесенных денудацией продуктов
выветривания. Она является первой стадией образования новых осадочных
горных пород.
Выветривание лишь подготавливает материал для денудации, но само по
себе еще не приводит к серьезным изменениям лика Земли. Денудация же
является наиболее активны фактором преобразования Земли, мобилизующим,
приводящим в движение огромные массы вещества. Поэтому изучение денудации
является одним из главных предметов динамической геологии. Аккумуляция –
это дальнейшее звено в цепи экзогенных процессов, сводящееся к тому, что
продукты выветривания как бы вновь обретают покой, теряют свою подвижность,
входя в состав осадочных пород. Однако аккумуляция не является конечным
звеном в цепи преобразования материи, но лишь этапом в круговороте ее в
условиях Земли.
Об интенсивности денудации, выражающей суммарную работу экзогенных сил,
судят по количеству разрушенного материала, сносимого реками с суши, и по
интенсивности срезания ею поверхности континентов. Эти величины могут быть
проиллюстрированы следующими данными: в Средней Азии реки за год перемещают
только во взвешенном состоянии от 5 до 3000 т с 1 км2. Для Кавказа величина
сноса достигает за год 75–2248 т с 1 км2. Срезание поверхности Русской
равнины вследствие денудации составляет 0,03 мм за год.
Для горных областей величина денудации возрастает в несколько раз: так,
в Средней Азии величина денудации достигает 0,26 мм, на Кавказе – 0,45 мм,
в Северных Альпах – 0,57 мм в год и т.д. Денудация суши длится иногда
многие миллионы лет, поэтому общая величина срезания континентов с течением
времени становится весьма ощутимой. В истории Земли известны многочисленные
примеры срезания под корень высоких горных массивов и превращения горного
рельефа в равнинный.
В процессах денудации наблюдается последовательная смена трех стадий –
разрушения, переноса и отложения разрушенного материала, завершающихся
воссозданием новых пород осадочного происхождения. Лишь в процессе
выветривания отсутствует среднее звено – перенос, и вследствие разрушения
исходных пород сразу возникают новые, на них не похожие, но как бы
замещающие их на том месте.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ РАБОТА ВЕТРА
Под геологической работой ветра понимается изменение поверхности Земли
под влиянием движущихся воздушных струй. Ветер может разрушать горные
породы, переносить мелкий обломочный материал, сгруживать его в
определенных местах или отлагать на поверхности земли ровным слоем. Чем
больше скорость ветра. Тем сильнее производимая им работа.
Ветер со скоростью 3 м/сек может шевелить литья деревьев, со скоростью
10 м/сек – качать толстые ветви, поднимать и переносить во взвешенном
состоянии пыль и мелкий песок; ветер со скоростью 20 м/сек ломает ветви
деревьев, переносит песок, гравий до 4 мм в диаметре; буря со скоростью
ветра 30 м/сек может срывать крыши с домов, вырывать деревья, передвигать и
переносить мелкие камешки; ураган со скоростью ветра 40 м/сек уже способен
разрушать дома, вырывать с корнем крупные деревья.
Сила ветра при ураганах бывает очень велика. Однажды на мосту через р.
Миссисипи ураганным ветром был сброшен в воду груженый поезд. В 1876 г. в
Нью-Йорке ветром была опрокинута башня высотой 60 м, а в 1800 г. в Гарце
было вырвано 200 тыс. елей. Многие ураганы сопровождаются человеческими
жертвами.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Подземные воды, или подземная гидросфера, как их назвал Ф. П.
Саваренский, представляют собой часть гидросферы Земли и являются предметом
изучения особой отрасли геологических знаний, получившей название
гидрогеология.
Гидрогеология справедливо претендует на значение самостоятельной науки,
так как имеет свои задачи и только ей свойственные методы разрешения этих
задач.
За счет подземных вод в основном производится водоснабжение городов и
поселков. Значение воды для человека особенна верно оценил А. П.
Карпинский, указав, что гидрогеология помогает использованию «наиболее
драгоценного полезного ископаемого».
Гидрогеология как наука имеет следующие сформулированные Ф. П.
Саваренским задачи: выяснение условий образования и залегания подземных
вод, установление законов движение воды под землей, изучение химических и
физических свойств подземных вод, условий их использования и регулирования
(в некоторых случаях подземные воды вредны для человека» так как
затапливают шахты, подвалы зданий и т. п.).
Для подземных вод, как и для других полезных ископаемых подсчитываются
запасы и производится учет их расходования (баланс). Химизм подземных вод
является критерием при поисках некоторых видов полезных ископаемых.
Наконец, теплые и горячие (термальные) воды используются в целях
теплофикации и энергетики.
Самостоятельность гидрогеологии как науки определяемся и существованием
особой методики гидрогеологических исследований. В гидрогеологии
одновременно используется комплекс методов, заимствованных от ряда смежных
дисциплин: гидравлики, разведочного дела, геофизики, химии. Однако
«гидрогеолог должен быть в первую очередь геологом» (Саваренский) так как,
несмотря на все свое своеобразие, гидрогеология имеет дело с изучением
земной коры и неотделима от геологии и ее методов исследования. Невозможно
изложить все содержание гидрогеологии и в особенности коснуться
специфических вопросов гидрогеологической методики, применяемой при
исследовании динамики движения подземного потока, при опробовании подземных
вод и при подсчете их полезных запасов.
В данной главе подземные воды будут рассмотрены главным образом с
общегеологической точки зрения, как один из факторов денудации, и лишь
очень кратко будут освещены вопросы их происхождения и условий залегания.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ РАБОТА ТЕКУЧИХ ВОД
Под текучими водами понимают всю воду, стекающую по поверхности суши,
начиная от мелких струек, возникающих во время дождей или таяния снега, до
самых крупных рек, подобных Волге, Амуру или Амазонке. Текучие воды
являются самым мощным из всех экзогенных факторов, преобразующих
поверхность материков. Разрушая горные породы и перенося продукты их
разрушения в виде гальки, песка, глины и растворенных веществ, текучие воды
способны в течение миллионов лет сравнять с землей самые высокие горные
хребты. В то же время вынесенные ими в моря и океаны продукты разрушения
горных пород служат главным материалом, из которого возникают мощные толщи
новых осадочных пород. О масштабах работы текучих вод можно судить по
следующим данным.
Объем воды, стекающей ежегодно в моря с поверхности суши, может быть
определен как разность годовой суммы осадков и количества испарившихся
осадков (табл. 1).
Таблица 1
Соотношение испарения и осадков
(по данным М. И. Львовича)
|Поверхность земного |Испарение в км3 |Атмосферные |Разность в км3 |
|шара | |осадки в км3 | |
|Море ......... |447 900 |411600 |-36300 |
|Суша ......... |70700 |107 000 |+36 300 |
Таким образом, ежегодно 36 300 км3 влаги переносится в виде паров с
моря на сушу и те же 36300 км3 стекают в виде рек в море. Сток воды
происходит к уровню океана с суши, средняя высота которой равна 750 м над
уровнем моря.
При этом производится колоссальная работа, значительная часть которой
тратится на разрушение горных пород и перенос продуктов их разрушения в
растворенном и механически раздробленном состоянии, т. е. в виде гальки,
песка и глины.
По подсчетам Г.В. Лопатина, все реки земного шара (без учета
Антарктиды, Гренландии и Канадского полярного архипелага, по которым данных
нет) выносят за год в море в растворенном и механически взвешенном
состоянии около 17,5 млн. т вещества, полученного за счет разрушения суши.
Это равносильно общему понижению ее поверхности со средней скоростью около
0,09 мм в год, или 9 см в тысячелетие.
Таким образом, если скорость разрушения суши текучими водами принять за
строго постоянную, то за 8,3 млн. лет средняя высота суши уменьшилась бы
как раз на те 750 м, которым она равна в настоящее время, т. е. она
практически сравнялась бы с уровнем моря. Но фактически суша существует
сотни и тысячи миллионов лет, так как существуют другие процессы,
восстанавливающие ее высоту или даже создающие новые участки. Это поднятия
земной коры. Без них вообще не могло бы существовать крупных
возвышенностей, так как горы разрушаются текучей водой особенно интенсивно.
Ведь с них стекают бурные реки, способные переносить даже крупные глыбы по
1—2 м и более в поперечнике.
Расчет показал, что в водосборе р. Вахш, притоки которой стекают с
Алайского и Заалайского хребтов в Средней Азии, ежегодно смывается водой в
среднем 2612 т только одних мелких частиц горных пород, переносимых во
взвешенном состоянии в виде мути. Это дает среднее понижение всей
поверхности водосбора на 1,6 мм в год, или в 18 раз больше, чем в среднем
для всей суши.
Нередко всю разрушительную работу текучих вод в целом называют одним
термином эрозия (по-латыни это значит разъедание). Однако это не вполне
правильно, так как можно выделить две формы ее проявления, принципиально
отличающиеся друг от друга по своим результатам.
Первая из них — это эрозия, или иначе размыв (линейный размыв). Под
этим названием понимается разрушительная работа русловых водных потоков, т.
е. временных или постоянных ручьев и рек. Все они стремятся врезать свое
русло в поверхность земли на всем протяжении в виде более или менее
глубокой рытвины, промоины, оврага. Крупные водные потоки постепенно
разрабатывают этим путем обширные и глубокие долины и ущелья. Линейный
размыв, или эрозия, стремится, таким образом, расчленить рельеф суши,
сделать его более неровным, иногда даже очень неровным, так как речные
долины иногда имеют глубину до 1,5—2 тыс. м.
Совсем иной формой проявления разрушительной работы воды является
площадной смыв, или просто смыв[1]. Под смывом понимают работу воды,
стекающей по склонам во время дождей или таяния снегов. Этот временный
склоновый сток выражается либо в виде сплошной тонкой пелены воды,
движущейся по пологому скату, либо в виде густой сети мелких струек, каждая
из которых является как бы миниатюрным ручейком. Каждая струйка стремится
вырыть себе маленькую рытвинку, но ее кинетической энергии хватает лишь на
то, чтобы врезаться в тонкий разрыхленный выветриванием поверхностный
покров на глубину нескольких сантиметров. В связи с этим образующиеся
миниатюрные рытвинки расположены очень близко друг к другу, их склоны
сходятся в виде узкого гребешка, а постепенное врезание приводит к общему
равномерному понижению всей поверхности склона. Благодаря этому смыву
подвергаются одновременно обширные площади, и под его влиянием происходит
вьполаживание и сглаживание склонов, общее выравнивание поверхности суши,
уменьшение ее вертикального расчленения. Иными словами, площадной смыв
приводит к прямо противоположным результатам по сравнению с эрозией. Именно
поэтому их и следует отличать друг от друга.
Развитие рельефа суши происходит при совместном воздействии эрозии и
площадного смыва, относительная роль которых изменяется в зависимости от
высоты поверхности континента над уровнем океана. Чем выше суша, тем круче,
как правило, уклоны ее поверхности, тем быстрее течение ручьев и рек, тем
интенсивнее протекает линейный размыв, или эрозия, создающая глубокие
долины и узкие высокие водоразделы между ними рельеф становится гористым,
расчлененным.
Чем ниже суша, т.е. чем медленнее и меньше по размаху поднятия земной
коры, тем менее интенсивна эрозия, но зато тем больше относительная роль
площадного смыва, тем более сглаженным, равнинным становится рельеф. Ручьи
и реки, производящие площадной смыв, создают и совершенно различные по
составу и строению отложения, играющие неодинаковую роль в общем комплексе
осадков, возникающих на суше.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ РАБОТА ЛЬДА
Большую роль как геологический фактор играет лед. Б природе лед
выступает в трех формах: в виде грунтового льда, плавучего—морского,
озерного и речного льда и, наконец, в виде горных и материковых льдов.
Особенно большую работу по разрушению горных пород, переносу обломочного
материала и образованию новых сложений осуществляют ледники.
Грунтовый (подземный) лед и многолетняя (вечная) мерзлота. Во всех
странах с холодной зимой почва периодически промерзает с поверхности, и в
ней образуется почвенный лед, заполняющий поры грунта. Глубина промерзания
тем больше, чем ниже зимние температуры и чем тоньше зимний снежный покров,
защищающий почву от крайнего переохлаждения. В большей части умеренного
пояса, где
|
