Земля во Вселенной
Содержание
Введение
Глава 1. Земля во Вселенной
- Планета Земля
5 - Глубинное строение Земли
11
Глава 2. Движение земной
коры
2.1. Горы стары и молодые
2.2. Деформация горных
пород
Заключение
Список использованной
литературы
Введение
Более двух третей земной поверхности покрывают океаны и моря, и лишь одна треть ее занята сушей. Суша расположена в большей части на севере — обширная Евразия и связанная с ней еще в недавнее время Северная Америка. В южном полушарии находятся обломки древнего гипотетического материка Гондваны: Южная Америка, Африка, Австралия, Антарктида, занимающие менее 20 процентов общей площади континентов. Ранее некоторые ученые предполагали, что в начальные этапы развития Земли, когда ее объем был меньше, континентальная кора, как броня, обнимала всю Землю. При последующем расширении единая оболочка раскололась и образовались океаны, разделяющие «обломки».
Как мы отмечали ранее, земная кора на материках и в океанах отлична. На материках она более мощная,
особенно в районах высоких гор, которые своими «корнями» глубоко опускаются в мантию, подобно тому, как крупные плавающие айсберги уходят в воду глубже, чем мелкие. Это закон равновесия (изостазия). В отличие от континентов под океанами кора тонкая, лишенная «гранитного слоя».
Строение материков, в свою очередь, неоднородно: выделяются два главных типа структурных элементов, отличные по истории развития, •— устойчивые обширные платформы и подвижные узкие зоны — геосинклинали.
Платформы представляют собой равнины (плат — плоский). Это спокойные, малоподвижные блоки земной коры: вся буйная активность глубинных геологических процессов здесь в далеком прошлом. Иногда, впрочем, происходит и в них активизация — возобновление тектонических движений.
Целью моей курсовой работы является изучение разломов земной коры.
Задачами курсовой работы является изучение:
- планеты Земля;
- глубинного строения земли;
- гор старых и молодых;
- деформации горных пород.
Глава 1. Земля во Вселенной
1.1.Планета Земля
Земля — одна из внутренних планет солнечной системы, расположенных на относительно небольшом расстоянии от Солнца. Это (Меркурий, Венера, Земля, Марс) так называемые каменные планеты, состоящие из твердых, в основном силикатных пород. Размеры Земли и расстояние ее до Солнца принимаются при сравнении с другими планетами за единицу.
Земля — несколько сплющенный у полюсов эллипсоид с экваториальным радиусом 6 378 и меридиональным — 6 357 километров. Разница радиусов незначительна по сравнению с перепадами земного рельефа (до 20 километров) между океаническими впадинами глубиной более 11 километров и высочайшими горами — выше 8 километров (Эверест).
Земля — третья от Солнца планета. Средний радиус ее орбиты 150 миллионов километров. Расстояние от Солнца не столь близкое, как у горячих планет Меркурия и Венеры, и не столь удаленное, как у холодного Марса. Земле достаются умеренно теплые солнечные лучи.
В этих условиях быстро происходило охлаждение земной атмосферы, из водяных паров образовалась вода, возникла гидросфера — водная оболочка Земли, какой лишены другие планеты. А гидросфера под живительными лучами Солнца породила жизнь, которая в дальнейшем способствовала обогащению земной атмосферы кислородом. С расцветом жизни возникла биосфера, появился венец ее творения — человек, а с ним ноосфера — область активной деятельности человека, которая представляет также важную геологическую силу. Таковы многие следствия выгодного положения Земли относительно Солнца.
Планета Земля имеет и другие только ей присущие особенности.
Ось вращения Земли наклонена к плоскости ее орбиты под углом 20 градусов. Наклон оси со временем мог меняться в зависимости от распределения материковых масс. Предполагают, что даже небольшого подъема одного только Южноамериканского континента было бы достаточно, чтобы изменить этот наклон. А таких подъемов и погружений материков в истории Земли было множество. В этой же Южной Америке 10 миллионов лет назад поднялись гигантские хребты Анд высотой 5—6 километров. Примерно в то же время возникли высочайшие Гималаи.
Используя наблюдения палеонтологов над нарастаниями различных коралловых зон, отвечающих суточным и годовым колебаниям температур в морях, В. Белоусов приходит к выводу, что в кембрии (500 миллионов лет назад) сутки были короче: в них было 20 часов, а не 24, и Земля вращалась быстрее. 4,5 миллиарда лет назад земные сутки составляли всего 2 часа. Видимо, за период своего образования еще небольшая по объему Земля вращалась еще быстрее. В будущем же ожидается постепенное замедление скорости вращения.
Смена времен
года в связи с вращением наклоненно
Для геологии большое значение имеют и ритмичные явления более крупного масштаба, например вращение Солнца по орбите в Галактике с циклом около 200 миллионов лет. С этими движениями связывают периодические возобновления активных тектонических процессов. Влияет на Землю и прохождение вблизи солнечной системы комет, которые следуют по своим сложным путям в Галактике, роев метеоритов и вспышек «в окрестностях» Галактики сверхновых звезд. Разнообразные космические и планетарные явления могут оказывать влияние на геологические процессы и развитие жизни, вызывая смену одних организмов другими. Таким образом, Земля — порождение космоса — продолжает испытывать влияние космических процессов.
Необыкновенная особенность Земли, отличающая ее от многих планет солнечной системы, — сильное магнитное поле. Земля — это гигантский магнит. Магнитосфера Земли играет большую роль в «ограждении» живых организмов от пагубного влияния поступающих от солнца корпускулярных излучений. Может быть, именно магнитосфера «подарила» Земле драгоценное сокровище — жизнь, обеспечив ее защиту.
О существовании земного магнетизма знает каждый, это можно проверить, взглянув на стрелку компаса. Компас был изобретен в Китае в глубокой древности и тысячелетиями верно служил мореходам и путешественникам. Он всегда указывает положение севера. Правда, это будет положение магнитного, а не географического полюса, который отстоит от магнитного на некотором расстоянии. Эту поправку на магнитное склонение всегда учитывают моряки, геологи и все путешественники.
В чем же причина чудодейственного магнитного поля Земли? Упрощенно принимают, что в ядре Земли несколько эксцентрично по отношению к его центру располагается магнитный диполь наподобие магнитного стержня с двумя полюсами разных знаков. Он-то и определяет положение магнитных силовых линий вокруг Земли. Установлено, что Северный полюс блуждает, «след» его имеет котлообразную форму. В настоящее время полюс движется к Северной Америке со скоростью 11 сантиметров в год.
Магнитологи доказывают, что изменения в положении магнитных полюсов были и в прошлом. Эти выводы основываются на изменении ориентировки магнитных минералов, заключенных в породах. Минералы-ферромагнетики (например, магнетит), железные опилки над магнитом располагались в породе, расплаве или осадке, подчиняясь силовым линиям магнитного поля Земли, причем такое расположение сохранялось длительно. Это и позволяет выяснить прежнее положение магнитных полюсов.
Палеомагнитологами установлено удивительное явление. Они доказывают, что в прошлом полюса неоднократно меняли свои знаки: Северный становился Южным, а Южный — Северным, причем периоды относительно устойчивого положения знака полюсов длились от 0,7 до 1,4 миллиона лет.
Приписывают полюсам и другие удивительные «поступки». Палеомагнитологи утверждают, что в прошлом происходили и далекие устойчивые перемещения полюсов: например Северный был некогда в районе современной Австралии! Основанием для таких выводов служат те же данные об изменении ориентировки магнитных минералов (оказывается, в разновозрастных толщах она разная), что и позволяет предположить изменение положения магнитных палеополюсов в различные периоды развития Земли.
Эти представления некоторыми исследователями оспариваются. Те же данные палеомагнитологов используются и для вывода о больших горизонтальных перемещениях плит земной коры. Сторонники этой гипотезы доказывают, что не полюса мигрируют, а движутся сами материки. Это, по их мнению, и вызывает несоответствие ориентировки древних магнитных минералов современному положению магнитных силовых линий. Спор пока не решен, и вопрос остается открытым.
Интересная особенность Земли — ее тепловой режим. Поверхность нашей планеты обогревается Солнцем, но тепло проникает вглубь не более чем на 200 метров. С глубиной же начинает действовать другой его источник — тепловой глубинный поток. Он поступает от расплавленных масс, при радиоактивном распаде и, может быть, от остаточного запаса тепла, который законсервировался в глубинах Земли еще с момента ее образования (сжатия, притяжения тяжелых элементов к центру, сопровождавшихся общим разогревом планеты).
Так или иначе, с глубиной температура Земли закономерно повышается. Расстояние в метрах, в пределах которого происходит повышение температуры на один градус, называется геотермической ступенью, а повышение температуры в градусах на каждые сто метров —геотермическим градиентом. Эти величины меняются от района к району. В среднем геотермический градиент составляет от одного до трех градусов на сто метров, местами достигая десяти градусов. Он, как считалось, ниже в древних складчатых геологических областях и выше в областях молодого вулканизма.
На глубинах рудниках Мексики более 600 метров температура в водоотводных трубах достигла 53 градусов. Представляете, как тяжело в таких условиях горнякам. Они работают в забое не более четырех часов, затем после четырехчасового отдыха на поверхности снова спускаются в забой. Одежда в такой горячей подземной бане, естественно, минимальная. Очевидно, в этом районе позднетретичной и четвертичной вулканической деятельности еще сохранился запас тепла в близзалегающих магматических камерах. Столь же велико повышение температуры с глубиной в руднике Пршибрам в Чехословакии.
Еще более высокий геотермический градиент близ ныне действующих вулканов, где на глубине 40—60 километров и менее находятся очаги горячей расплавленной массы — магмы. При выходе на поверхность температура магмы достигает 1300 градусов, а па глубине, как показывают расчеты, — 1500. Более высоким, чем предполагали, оказался геотермический градиент в районе сверхглубокой Кольской скважины, пересекающей древнейшие породы. Вместо ожидаемых 100 градусов на глубине 10 тысяч метров температура равна 180.
Подземное тепло — важный энергетический источник будущего. Оно и сейчас используется на тепловой электростанции Камчатки. Применяется оно и для обогрева жилищ и парников. Ясно также, что из-за высокой температуры нам не удастся проникнуть в очень большие глубины Земли
- Глубинное строение Земли
Земля неоднородна по своему составу, на глубинах ее, как предполагают, находятся тяжелые плотные массы. К этому выводу еще в прошлом веке пришел известный французский ученый А. Добре. Он отметил, что вычисленная Ньютоном в 1736 году (по отношению объема и массы) плотность Земли значительно больше, чем плотность горных пород, известных нам на ее поверхности (удельный вес гранитов 2,8 грамма в кубическом сантиметре). А следовательно, рассуждал этот ученый, на глубине должны находиться значительно более тяжелые массы. Чтобы представить возможный состав глубинных недр Земли, А. Добре в середине прошлого века обратился к метеоритам. Он считал, что метеориты образовались из обломков разрушенных планет, похожих на Землю, и поэтому по ним можно представить и состав нашей Земли.
Среди метеоритов — космических тел, падающих на Землю, — уже давно были известны разные их типы:
металлические или железные, содержащие, кроме железа, также никель; железокаменные и преобладающие — каменные. По мнению Добре, именно такой разнородный материал и слагает нашу Землю. Тяжелый материал из железа и никеля сконцентрировался в ядре планеты, которое было названо «нифе» (никель — железо). Оболочку ядра, сложенную тяжелыми силикатами железа и магния, сходными по составу с каменными метеоритами, — «сима» (силиций и магний). Подобные породы действительно находят среди ультраосновных (бедных кремнекислотой) силикатных пород — перидотитов, встречающихся в глубинных трещинах земной коры. Самую внешнюю легкую оболочку назвали «сиаль». Для нее характерны породы типа гранитов, богатых алюминием и кремнеземном.
С момента открытия Добре зонального строения Земли — представления о металлическом ядре и силикатных оболочках — прошло много времени, но основные положения предложенной им схемы сохранили силу. Остались и старые термины, геологи говорят о симатической и сиалической оболочках Земли. Эти представления подтвердились исследованиями геофизиков.
К сожалению, мы не можем, подобно героям Жюля Верна, проникнуть в центр земного шара и выйти к своим антиподам. Там температуры в тысячи градусов. Но в наших руках «умные» аппараты, которые помогают исследовать глубины Земли.
Основной метод изучения земных недр — глубинное сейсмическое зондирование — основан на изучении распространения сейсмических волн при искусственных взрывах или землетрясениях. Скорость их распространения закономерно возрастает от 5 километров в секунду во внешней оболочке Земли до 11 в ее центре, что объясняется повышением плотности земных масс с глубиной. На этом фоне отмечаются и «скачки» — перепады скоростей, отвечающие внутренним поверхностям разделов сфер различной плотности.
Современная модель глубинного строения Земли, по данным сейсмических исследований, такова. В центре Земли находится твердое металлическое ядро, отвечающее представлениям о «нифе» и сходное по составу с железными метеоритами. Внутреннее ядро облекается внешним ядром тоже металлического состава, но жидким (в нем не распространяются, как это происходит в твердой среде, поперечные сейсмические волны). Предполагают, что именно в этой жидкой оболочке и находится генератор магнитного поля Земли.
Советские ученые С. Монин, О. Сорохтин и Л. Зоненшайн недавно высказали предположение, что на границе внешнего ядра с облекающей его твердой оболочкой (мантией) происходит стягивание тяжелых металлических элементов к центру Земли, что приводит к разрастанию металлического ядра планеты, и идут процессы плавления и химического разделения расплавов. Эти же авторы предполагают, что у границы внешнего металлического ядра находится оболочка из окислов железа.
Широко распространено представление, что мантия Земли состоит из силикатов железа и магния. Мантию сравнивают с каменными метеоритами или хондритами (метеоритами, состоящими из округлых шариков — хондр), в составе которых участвуют железомагнезиальные силикаты, а также с ультраосновными, бедными кремнеземом породами типа перидотитов. Их находят в глубинных частях долин на континентальных склонах океанического дна и в массивах ультраосновных пород, образованных из глубинных расплавов, поднимавшихся по трещинам, или таких же твердых пород, выдвинутых из мантии по глубоким трещинам под действием тектонических сил. Внешне мантию можно представить как серовато-зеленую породу типа змеевика, который применяют в скульптуре и в архитектуре.
В мантии выделяют две части: нижнюю и верхнюю. Граница между ними не очень отчетлива. В верхней мантии примечателен один слой на глубине 100—120 километров от поверхности Земли, где резко падает скорость сейсмических волн. Полагают, что здесь лежит ослабленная зона частичного плавления — астеносфера. Считают, что именно она ответственна за многие процессы, зарождающиеся в глубинах Земли: внедрение расплавов, тектонические движения земной коры и др.
Выше астеносферы располагается литосфера — верхняя твердая оболочка, объединяющая верхнюю часть мантии и земную кору. Границу коры и мантии Земли устанавливают по четкой поверхности раздела, отмеченной перепадом скоростей сейсмических волн. Эта поверхность названа по имени ее первооткрывателя югославского геофизика Мохоровичича поверхностью Мохо, или поверхностью М. В океанах она находится на глубинах 5—10, на континентах в среднем 50 километров. Выше, как полагают, лежит «базальтовый слой» (скорость распространения волн здесь такая же, как в базальтах), а еще выше — «гранитный слой», тоже названный условно по сравнению скоростей распространения волн с типовыми в гранитах. Самую внешнюю оболочку образует осадочный слой.
Главную часть Земли — ½ ее радиуса и более 60 процентов массы — составляет мантия. Это отвечает и большему распространению каменных метеоритов, из которых, как считают, возникла мантия. В два раза меньше по массе ядро (радиус внутреннего твердого ядра 1271, а поперечник жидкого внешнего — 2200 километров.). Ничтожно мала мощность земной коры —всего 7200 радиуса Земли, тонкая пленка на ее поверхности. И еще тоньше осадочная внешняя оболочка.
Лишь ее мы
знаем более или менее
Геологи по природе своей деятельности наблюдатели-эмпирики. Им хочется любое неизвестное самим увидеть и, если возможно, — пощупать. Тогда мы проверим, правы ли геофизики. Можно было бы пробурить земную кору, чтобы пересечь границу Мохо. Какие-нибудь 5—10 километров не проблема! Достичь загадочной мантии! Такова ли она, как мы ее представляем?
Но сначала решили достичь базальтового слоя — самого настоящего. Считалось, что он залегает близко и чуть ли не выходит на поверхность в районе Кольского полуострова. Там и была заложена первая сверхглубокая скважина.
Результаты
бурения оказались
Удивительна эта Кольская скважина. Большое впечатление производит ее огромное надскважное сооружение, умные устройства для манипуляций при подъеме и опускании труб, где роль человеческих рук сведена до минимума. Шутка ли — скважина опустилась глубже 12 тысяч метров. А в керне все одни и те же породы — светлые гранитогнейсы.
Данные бурения заставляют осторожнее относиться к геологической интерпретации данных, получаемых при геофизических исследованиях, учитывая, что повышенные скорости распространения сейсмических волн на глубине могут вызываться разными причинами. И не .только увеличением плотности пород, влияние которой и раньше предполагали, но также и особенностями тектонического строения и геологической истории исследуемого участка. В районе Кольской скважины на плотность пород повлияли и тектонические нарушения — крупная пологая трещина зоны надвига. При движении по ней горных масс породы были сильно уплотнены. Словом, причины, вызывающие изменение скоростей распространения сейсмических волн, могут быть различными. Информацию от них следует интерпретировать осторожно.
Выяснить глубинное строение Земли можно при сочетании геологических наблюдений, бурения сверхглубоких скважин и разносторонних геофизических исследований. А глубоких скважин будет еще много. Некоторые из них пройдут до предполагаемой границы М и помогут установить, чем же она определяется: сменой состава пород или скачком в степени их уплотненности. А отсюда последуют и более широкие выводы о строении и происхождении Земли.
Глава 2. Движение земной коры
2.1. Горы старые и молодые
Там, где сейчас устойчивые платформы, ранее бушевали стихии: поднимались по разломам из глубин магмы, извергались потоки лавы, и слои неоднократно сминались в складки. Возвышались и снова разрушались высокие горы. Продолжалось это миллиарды лет, пока земная кора здесь не стала столь жесткой и несминаемой в результате проплавления ее гранитами и другими магматическими породами, что более не реагировала на тектонические силы. Это был уже устойчивый блок.
Но древние- горы разрушались, и их не щадило время, наступала старость, которой не избегают даже каменные исполины. Миллионы лет проводили разрушительную работу потоки вод, ветер, перепады температур, прежде чем были «срезаны» горные хребты и на их месте не возникли равнины. А затем бывшая горная область испытывала только плавные погружения и небольшие воздымания. При погружении на нее заходили воды из океана или соседних еще живых и подвижных зон — геосинклиналий, и возникали мелкие обширные моря. В них отлагались известняки (вспомним карбоновые толщи Подмосковья) и обломочные породы (при повторном перемыве обломков некогда разрушенных гор). Из этих новых наслоений возникал
платформенный чехол, сложенный горизонтальными слоями и ныне слабоизмененных пород.
Спокойно лежали устойчивые древние жесткие блоки, не нарушалось и залегание покрывавшего их платформенного чехла. Но это тоже до поры до времени. Бывали случаи возрождения тектонических движений вдоль разломов, и тогда при процессах возобновления движений (активизации) старые горы обретали вторую молодость. Но об этом мы поговорим позднее.
Из-под чехла древнейшие исторические толщи на платформах выходят в приподнятых блоках — щитах. Изучая на этих выходах древнейшие породы, геологи получают представление о процессах далекого прошлого, великих пертурбациях и «революциях», которые здесь протекали многократно с самых ранних этапов геологической истории Земли.
Пример разрушения старых гор мы видели в Аравалийских горах северо-западной Индии. Выжженные солнцем холмы живо напомнили мне предгорья знойной Средней Азии...
Удивительно было слышать рассказ индийского геолога о том, что миллиарды лет назад здесь были горы, такие же высокие, как сейчас Гималаи. А Гималаи-то вздыблены более чем на 8 тысяч метров совсем недавно, в третичное время, так же как и примыкающий к ним с севера Памир или расположенные далее горные цепи Тянь-Шаня.
Мне хорошо знакомы молодые горы Центральной Азии с крутыми скалистыми склонами, глубоко врезанными долинами, по которым стекают стремительно быстрые горные реки. Много раз бывала в таких горах еще в детстве и потом, уже став геологом. Особенно памятно пересечение южного Тянь-Шаня и Памира в экспедициях 1929—1930 годов.
Узкая караванная тропа вела через Алайский хребет в широкую Алайскую равнину, откуда открывался вид на Заалайский хребет, встающий на юге высокой стеной. Хребет этот венчали высочайшие снежные пики и среди них — пик Ленина, подступы к которому мы должны изучить, чтобы подготовить восхождение альпинистов Н. Крылова, Е. Абалакова, Н. Горбунова. Дальше — перевал через Заалайский хребет, где дух захватывает от высоты, южнее — глубокая долина реки Муксу, а за ней снова величественная стена хребта Петра Первого. Перепад рельефа до 3 тысяч метров.
Мне довелось там подыматься по речкам, обозначенным на карте лишь бледным голубым пунктиром, открывать в их верховьях ледники. Памир был в большей части еще «белым пятном».
В молодых горах, возникших на месте подвижных зон — геосинклиналей, я много работала и позднее. Вспоминаю вершины Вьетнама с их крутыми обрывистыми склонами, где в ущельях цепляется за скалы буйная растительность тропических джунглей, огромные хребты североамериканских Кордильер и Скалистых гор, высочайший Становой хребет юга Дальнего Востока. Как резко отличны эти молодые хребты, поднимающиеся как крутые ступени над плоскими платформенными равнинами, от старых пологих гор вроде Урала.
Какие же силы вздымали эти величайшие горные сооружения и выводили к поверхности глубинные недра Земли?
Причины таких
процессов изучает
2.2. Деформация горных пород
Слои осадков в морях и океанах, реках, а также на суше, пески, глины, илы, галечники первоначально, как вы видели на пляжах, берегах, отмелях рек, ложатся горизонтально или с небольшим уклоном. В горах же пласты осадочных пород идут наклонно, вертикально, или, как говорят геологи, «стоят на головах». Эти нарушения первоначального залегания пластов — результат постепенных, но длительных движений земной коры или процессов складчатости.
Впрочем, предупредим, что принятое геологами слово «складчатость» не везде подходит к характеру деформации пород. Редко можно видеть плотно сжатые складки, сходные с теми, что получаются под утюгом на вашей одежде, обычно же это скорее волны, пологие или крутые, в которых смяты каменные пласты. Вогнутые части складчатой серии — синклинали, выпуклые — антиклинали, а переход между ними — крылья складок.
Складчатые серии из многих антиклиналей и синклиналей образуют поднятые своды — антиклинории.
или впадины, зоны погружения — синклинории. В первых выходят на поверхность более древние породы, во вторых — молодые.
Складки осложняются разломами — трещинами, по которым блоки пород смещаются вертикально (сбросы), горизонтально или косо «вбок» (сдвиги), или, наконец, при надвигании пластин одной на другую (надвиги).
Велики были подземные силы, которые могли каменные слои сминать в гармошку, — все это работа неутомимого Плутона! По временам его активность возрастает, может быть, под влиянием космических причин (вспомним цикличность путешествия Солнца в Галактике). Периоды усиления движения( земной коры отмечаются складчатостью. Это устанавливают по несогласному залеганию пород, когда нижележащие слои смяты иначе и обычно более сильно, чем вышележащие, отложившиеся на их срезанной и размытой поверхности.
Деформации земной коры достигали наибольшей силы в определенные этапы развития Земли. Таких периодов складчатости было много в докембрии (полтора десятка), а в более близкое к нам время, в фанерозое, не менее пяти.
Главные этапы складчатости с конца докембрия — это: байкальский (в позднем докембрии и нижнем палеозое), каледонский (в нижнем палеозое), варисский (в среднем-верхнем палеозое), альпийский (в мезозое и кайнозое). Последний, как наиболее близкий к нам и лучше изученный, расчленяют более дробно — на киммерийский (мезозой), ларамийский (на грани мезозоя и кайнозоя) и собственно альпийский (кайнозой). Нам эти дробные расчленения фаз молодой складчатости пригодятся в дальнейшем описании.

- Земля – главное средство производства в сельском хозяйстве
- Земля и другие виды природных ресурсов
- Земля и ее реальная стоимость
- Земля как источник дохода
- Земля как недвижимое имущество
- Земля как объект гражданского права
- Земля как объект гражданско-правовых отношений
- Земли лесного фонда
- Земли населенных пунктов
- Земли облость охраняемых территорий
- Земли особо охраняемых территорий и объектов
- Земли сельскохозяйственного назначения
- Земли сельскохозяйственного назначения
- Земли сельскохозяйственного назначения