Литосфера. Тектоническое строение и рельеф

Министерство  образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«Нижневартовский государственный гуманитарный университет»

Естественно-географический факультет

Кафедра географии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доклад

По геофизике на тему:

«Литосфера. Тектоническое строение и рельеф»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент 24 группы ЗиК:

Непейвода Владимир Геннадьевич

Проверил: Коркин С.Е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нижневартовск, 2012

Введение.

 

1. Понятие литосферы……………………………………………………...….3

2. Кольская сверхглубокая скважина…………………………………………3

3. Строение земли……………………………………………………………...4

4. Континентальная кора………………………………………………………4

5. Океаническая кора ………………………………………………………….5

6. Мантия Земли………………………………………………………….….....6

7. Ядро Земли…………………………………………………………......…....8

8. Тектоника плит…………………………………………………………..…..8

9. Тектонические циклы………………………….…………………………….9

10. Заключение……………………………………………………………...….11

11. Литература…………………………………………………………...……..12

 

 

Что такое литосфера?

 

Литосфе́ра - твёрдая оболочка Земли. Состоит из земной коры и верхней части мантии, до астеносферы, где скорости сейсмических волн понижаются, свидетельствуя об изменении пластичности пород. В строении литосферы выделяют подвижные области (складчатые пояса) и относительно стабильные платформы.

Блоки литосферы — литосферные плиты — двигаются по относительно пластичной астеносфере. Изучению и описанию этих движений посвящен раздел геологии отектонике плит.

Литосфера под океанами и континентами значительно различается. Литосфера под континентами состоит из осадочного, гранитного и базальтового слоев общей мощностью до 80 км. Литосфера под океанами претерпела множество этапов частичного плавления в результате образования океанической коры, она сильно обеднена легкоплавкими редкими элементами, в основном состоит из дунитов и гарцбургитов, её толщина составляет 5—10 км, а гранитный слой полностью отсутствует.

Для обозначения внешней  оболочки литосферы применялся ныне устаревший термин сиаль, происходящий от названия основных элементов горных пород

 

Кольская сверхглубокая  скважина

 

• Кольская сверхглубокая скважина (СГ-3) — самая глубокая буровая скважина в мире. Находится в Мурманской области, на территории Балтийского щита. Её глубина составляет 12 262 метра. В отличие от других сверхглубоких скважин, которые делались для добычи нефти или геологоразведки, СГ-3 была пробурена исключительно для исследования литосферы.
• Была также самой длинной скважиной до 2008 года, когда её обошла пробуренная под острым углом к поверхности земли нефтяная скважина Maersk Oil BD-04A, длина которой 12 290 метров (находится в нефтяном бассейне Аль-Шахин, Катар)[1].
• Кольская сверхглубокая скважина была заложена в 1970 году. В лучшие годы на Кольской сверхглубокой скважине работало 16 исследовательских лабораторий, их курировал лично министр геологии СССР.
• к 1990 году достигла глубины 12 262 метра. Колонна оборвалась, и бурение было завершено.
• В настоящий момент в связи с финансовыми трудностями и отсутствием поддержки государства решается вопрос об окончательном закрытии
• проекта «Кольская сверхглубокая скважина».[

 

 

 

 

Строение Земли

 

Самый верхний покров Земли - земная кора. Если сравнить Землю  с яблоком, то земная кора будет только его тонкой кожицей. Но именно эта «кожица» интенсивно используется человеком. На ее поверхности построены города, заводы и фабрики, из ее недр добывают различные полезные ископаемые, она дает человеку воду, энергию, одежду и многое-многое другое. Поскольку земная кора самый верхний слой Земли, то и изучена лучше всех. В её недрах залегают очень ценные для человека горные породы и минералы, который он научился использовать в хозяйстве.

Верхний слой земной коры состоит из достаточно мягких горных пород. Они образованы в результате разрушения твёрдых пород (например, песок), отложения остатков животных (мел) или растений (уголь), осаждения на дно морей и океанов разных веществ (поваренная соль).

Следующий слой земной коры – гранитный. Гранит называют магматической породой. Он образовался из магмы в толще земной коры в условиях высоких температур и давления. «Магма» в переводе с греческого означает «густая мазь». Она представляет собой расплавленное вещество земных недр, которое заполняет трещины в земной коре. При ее застывании образуется гранит. Химический анализ гранита показывает, что он содержит большое количество самых разных минералов - кремнезема, алюминия, кальция, калия, натрия.

После «гранитного» слоя, находится слой, сложенный преимущественно  из базальта — горной породы глубинного происхождения. Базальт тяжелее  гранита, он содержит больше железа, магния и кальция. Эти три слоя земной коры — осадочный, «гранитный» и «базальтовый» — хранят все полезные ископаемые, используемые человеком. Толщина земной коры не везде одинакова: от 5 км под океанами до 75 км под материками. Под океанами, как правило, отсутствует «гранитный» слой.

Далеко не везде, углубляясь в Землю, мы будем наблюдать строгую последовательность, при которой за более молодым слоем располагается более древний. Пласты горных пород по праву называют страницами истории Земли, но они могут быть перепутаны, измяты, изорваны. В основном это происходит в результате горизонтальных сдвигов происходящих в земной коре.

 

Континентальная кора

 

Континентальная кора или материковая земная кора - земная кора материков, которая состоит из осадочного, гранитного и базальтового пластов. Средняя толщина 35-45 км, максимальная - до 75 км (под горными массивами). Противопоставляется океанической коре, которая отлична по строению и составу.

Континентальная кора имеет  трёхслойное строение. Верхний слой представлен прерывистым покровом осадочных пород, который развит широко, но редко имеет большую мощность. Большая часть коры сложена верхней корой - слоем, состоящим главным образом из гранитов и гнейсов, обладающим низкой плотностью и древней историей. Исследования показывают, что большая часть этих пород образовались очень давно, около 3 миллиардов лет назад. Ниже находится нижняя кора, состоящая из метаморфических пород — гранулитов и им подобных.

 

Океаническая кора

 

Океани́ческая кора́ — тип земной коры, распространённый в океанах. От континентов кора океанов отличается меньшей мощностью (толщиной) и базальтовым составом. Она образуется в срединно-океанических хребтах и поглощается в зонах субдукции. Древние фрагменты океанической коры, сохранившиеся в складчатых сооружениях на континентах, называются офиолитами. В срединно-океанических хребтах происходит интенсивноегидротермальное изменение океанической коры, в результате которого из неё выносятся легкорастворимые элементы.

Ежегодно в срединно-океанических хребтах формируется 3,4 км² океанической коры объёмом 24 км³ и массой 7×10¹⁰ тонн магматических пород. Средняя плотность океанической коры около 3,3 г/см³. Масса океанической коры оценивается в 5,9×10¹⁸ тонн (0,1 % от общей массы Земли, или 21 % от общей массы коры). Таким образом, среднее время обновления океанической коры составляет менее 100 млн. лет; самая древняя океаническая кора, находящаяся в ложе океана, сохранилась во впадине Пиджафета в Тихом океане и имеет юрский возраст (156 млн лет).

Океаническая кора состоит преимущественно  из базальтов и, поглощаясь в зонах  субдукции, превращется вэклогиты. Эклогиты имеют плотность больше, чем самые распространенные мантийные породы — перидотиты, и погружаются в глубину. Они задерживаются на границе между верхней и нижней мантией, на глубине порядка 660 километров, а затем проникают и в нижнюю мантию. Согласно некоторым оценкам, эклогиты, прежде слагавшие океаническую кору ныне составляют около 7 % массы мантии.

Относительно небольшие фрагменты  древней океанической коры могут  исключаться из спрединго-субдукционного круговорота в закрытых бассейнах, замкнутых в результате коллизии континентов. Примером такого участка может быть северная часть впадины Каспийского моря, фундамент которой, по мнению некоторых исследователей, сложен океанической корой девонского возраста.

Океаническая кора может заползать  поверх континентальной коры, в результате обдукции. Так формируются самые крупные офиолитовые комплексы типа офиолитового комплекса Семаил.

Стандартная океаническая кора имеет  мощность 7 км, и строго закономерное строение. Сверху вниз она сложена следующими комплексами:

• осадочные породы, представленные глубоководными океаническими осадками.
• базальтовые покровы, излившиеся под водой.
• дайковый комплекс, состоит из вложенных друг в друга базальтовых даек.
• слой основных расслоенных интрузий
• мантия, представлена дунитами и перидотитами.

В подошве океанической коры обычно залегают дуниты и перидотиты. Эти породы могут образоваться как в результате кристаллизации расплавов, так и быть первичными мантийными породами. Их можно различить по ориентировке зерен в породе. В породах прошедших магматическую стадию кристаллы ориентированы произвольно. В мантийных породах, претерпевших течение в конвективных ячейках, зерна ориентированы в соответствии со своими реологическими свойствами.

Слой расслоенных интрузий образуется в срединно-океаническом хребте, в  магматических камерах, расположенных  на глубине 2—4 км. Эти массивы вложены друг в друга.

Океаническая кора может  иметь повышенную мощность в районах плюмового магматизма. В таких местах расположены океанические острова и океанические плато.

 

Мантия Земли

 

Ма́нтия — часть Земли (геосфера), расположенная непосредственно под корой и выше ядра. В мантии находится большая часть вещества Земли. Мантия есть и на других планетах. Земная мантия находится в диапазоне от 30 до 2900 км от земной коры.

Границей между корой  и мантией служит граница Мохоровичича или, сокращённо, Мохо. На ней происходит резкое увеличение сейсмических скоростей — от 7 до 8—8,2 км/с. Находится эта граница на глубине от 7 (под океанами) до 70 километров (под складчатыми поясами). Мантия Земли подразделяется на верхнюю мантию и нижнюю мантию. Границей между этими геосферами служит слой Голицына, располагающийся на глубине около 670 км.

В начале 17 века активно  обсуждалась природа границы  Мохоровичича. Некоторые исследователи  предполагали, что там происходит метаморфическая реакция, в результате которой образуются породы с высокой плотностью. В качестве такой реакции предлагалась реакция эклогитизации, в результате которой породы базальтового состава превращаются в эклогит, и их плотность увеличивается на 30 %. Другие учёные объясняли резкое увеличение скоростей сейсмических волн изменением состава пород — от относительно лёгких коровых кислых и основных к плотным мантийным ультраосновным породам. Это точка зрения сейчас является общепризнанной.

Отличие состава земной коры и мантии — следствие их происхождения: исходно однородная Земля в результате частичного плавления разделилась на легкоплавкую и лёгкую часть — кору и плотную и тугоплавкую мантию.

 

Мантия Земли недоступна непосредственному  исследованию: она не выходит на земную поверхность и не достигнута глубинным бурением. Поэтому большая часть информации о мантии получена геохимическими и геофизическими методами. Данные же о её геологическом строении очень ограничены.

Мантию изучают по следующим  данным:

Геофизические данные. В первую очередь данные о скоростях сейсмических волн, электропроводности и силе тяжести.

Мантийные расплавы перидотиты, базальты, коматииты, кимберлиты, лампроиты, карбонатиты и некоторые другие магматические горные породы образуются в результате частичного плавления мантии. Состав расплава является следствием состава плавившихся пород, механизма плавления и физико-химических параметров процесса плавления. В целом, реконструкция источника по расплаву - сложная задача.

Фрагменты мантийных  пород, выносимые на поверхность мантийными же расплавами - кимберлитами, щелочными базальтами и др. Это ксенолиты, ксенокристы иалмазы. Алмазы занимают среди источников информации о мантии особое место. Именно в алмазах установлены самые глубинные минералы, которые, возможно, происходят даже из нижней мантии. В таком случае эти алмазы представляют собой самые глубокие фрагменты земли, доступные непосредственному изучению.

Мантийные породы в составе земной коры. Такие комплексы  в наибольшей степени соответствуют мантии, но и отличаются от неё. Самое главное различие - в самом факте их нахождения в составе земной коры, из чего следует, что они образовались в результате не совсем обычных процессов и, возможно, не отражают типичную мантию. Они встречаются в следующих геодинамических обстановках:

1. Альпинотипные гипербазиты — части мантии, внедрённые в земную кору в результате горообразования. Наиболее распространены в Альпах, от которых и произошло название.
2. Офиолитовые гипербазиты — перидотиты в составе офиолитовых комплексов — частей древней океанической коры.
3. Абиссальные перидотиты — выступы мантийных пород на дне океанов или рифтов.

Эти комплексы имеют  то преимущество, что в них можно  наблюдать геологические соотношения между различными породами.

Недавно было объявлено, что японские исследователи планируют  предпринять попытку пробурить океаническую кору до мантии. Начало бурения планируется на 2007 год. Обсуждалась также возможность проникновения к границе Мохоровичича и в верхнюю мантию с помощью самопогружающихся вольфрамовых капсул, обогреваемых теплом распадающихся радионуклидов (M.I. Ojovan, F.G.F. Gibb, P.P. Poluektov, E.P. Emets. Probing of the interior layers of the Earth with self-sinking capsules. Atomic Energy, 99, No. 2, 556—562 (2005)).

Основной недостаток полученной из этих фрагментов информации - невозможность установления геологических соотношений между различными типами пород. Это кусочки мозаики. Как сказал классик^[кто?], «определение состава мантии по ксенолитам напоминает попытки определения геологического строения гор по галькам, которые из них вынесла речка».

 

Ядро Земли

 

Ядро́ Земли́ - центральная, наиболее глубокая часть планеты Земля, геосфера, находящаяся под мантией Земли и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. Глубина залегания — 2900 км. Средний радиус сферы - 3,5 тыс. км. Разделяется на твердое внутреннее ядро радиусом около 1300 км и жидкое внешнее ядро радиусом около 2200 км, между которыми иногда выделяется переходная зона. Температура в центре ядра Земли достигает 5000 С, плотность около 12,5 т/м³, давление до 361 ГПа (3,7 млн атм). Масса ядра — 1,932·10²⁴ кг.

 

Тектоника плит

 

Текто́ника плит - современная геологическая теория о движении литосферы, согласно которой земная кора состоит из относительно целостных блоков — плит, которые находятся в постоянном движении относительно друг друга. При этом в зонах расширения (срединно-океанических хребтах и континентальных рифтах) в результатеспрединга (англ. seafloor spreading — растекание морского дна) образуется новая океаническая кора, а старая поглощается в зонах субдукции. Теория тектоники плит объясняет возникновение землетрясений, вулканическуюдеятельность и процессы горообразования, по большей части приуроченные к границам плит.

Впервые идея о движении блоков коры была высказана в теории дрейфа континентов, предложенной Альфредом Вегенером в 1920-х годах. Эта теория была первоначально отвергнута. Возрождение идеи о движениях в твёрдой оболочке Земли («мобилизм») произошло в 1960-х годах, когда в результате исследований рельефа и геологии океанического дна были получены данные, свидетельствующие о процессах расширения (спрединга) океанической коры и пододвигания одних частей коры под другие (субдукции). Объединение этих представлений со старой теорией дрейфа материков породило современную теорию тектоники плит, которая вскоре стала общепринятой концепцией в науках о Земле.

За прошедшие десятилетия  тектоника плит значительно изменила свои основные положения. Ныне их можно сформулировать следующим образом:

• Верхняя часть твёрдой Земли делится на хрупкую литосферу и пластичную астеносферу. Конвекция в астеносфере — главная причина движения плит.
• Современная литосфера делится на 8 крупных плит, десятки средних плит и множество мелких. Мелкие плиты расположены в поясах между крупными плитами. Сейсмическая, тектоническая и магматическая активность сосредоточена на границах плит.
• Литосферные плиты в первом приближении описываются как твёрдые тела, и их движение подчиняется теореме вращения Эйлера.
• Существует три основных типа относительных перемещений плит

1. расхождение (дивергенция), выражено рифтингом и спредингом;

2. схождение (конвергенция) выраженное субдукцией и коллизией;
3. сдвиговые перемещения по трансформным геологическим разломам.

• Спрединг в океанах компенсируется субдукцией и коллизией по их периферии, причём радиус и объём Земли постоянны с точностью до термического сжатия планеты (в любом случае средняя температура недр Земли медленно, в течение миллиардов лет, уменьшается).

• Перемещение литосферных плит вызвано их увлечением конвективными течениями в астеносфере.

Существует два принципиально  разных вида земной коры — кора континентальная (более древняя) и кора океаническая (не старше 200 миллионов лет). Некоторые литосферные плиты сложены исключительно океанической корой (пример — крупнейшая тихоокеанская плита), другие состоят из блока континентальной коры, впаянного в кору океаническую.

Более 90 % поверхности Земли в современную эпоху покрыто 8 крупнейшими литосферными плитами:

• Австралийская плита
• Антарктическая плита
• Африканская плита
• Евразийская плита
• Индостанская плита
• Тихоокеанская плита
• Северо-Американская плита
• Южно-Американская плита

Среди плит среднего размера  можно выделить Аравийскую плиту, а также плиты Кокос и плиту Хуан де Фука, остатки огромной плиты Фаралон, слагавшей значительную часть дна Тихого океана, но ныне исчезнувшую в зоне субдукции под Северной и Южной Америками.

 

Тектонические циклы

(этапы)

большие (более 100 млн. лет) периоды геологической  истории Земли, характеризующиеся определённой последовательностью тектонических и общегеологических событий. Наиболее ярко проявляются в геосинклиналях (См.Геосинклиналь), где цикл начинается погружениями земной коры с образованием глубоких морских бассейнов, накоплением мощных толщ осадков, подводным вулканизмом, образованием основных и ультраосновных интрузивно-магматических пород. Возникают Островные дуги, проявляется андезитовый вулканизм, морской бассейн расчленяется на более мелкие, начинаются складчато-надвиговые деформации. Далее происходит формирование складчатых и складчато-покровных горных сооружений, окаймленных и разделённых передовыми (краевыми, предгорными) и межгорными прогибами, которые заполняются продуктами разрушения гор — молассами (См. Молассы) (см. Тектонические прогибы). Этот процесс сопровождается региональным метаморфизмом, гранитообразованием, липарит-базальтовыми наземными вулканическими излияниями. Сходная последовательность событий наблюдается и на платформах: смена континентальных условий трансгрессией (См. Трансгрессия) моря, а затем снова регрессией (См. Регрессия) и установлением континентального режима с образованием кор выветривания (См. Кора выветривания), с соответствующим изменением типа осадков — вначале континентальных, затем лагунных, нередко соленосных или угленосных, далее морских обломочных, в середине цикла преимущественно карбонатных или кремнистых, в конце снова морских, лагунных (соли) и континентальных (иногда ледниковых).

Интенсивным складчато-надвиговым деформациям и горообразованию в одних геосинклинальных зонах нередко соответствуют образование в их тылу новых зон геосинклинальных погружений и формирование систем рифтов — Авлакогенов на платформах.

Средняя продолжительность  Т. ц. в фанерозое 150—180 млн. лет (в  докембрии Т. ц. были, по-видимому, более продолжительными).

Наряду с  такими циклами иногда выделяют более  крупные — мегациклы (мегаэтапы) — длительностью в сотни млн. лет. В Европе, отчасти в Северной Америке и Азии, в позднем докембрии и фанерозое установлены следующие циклы: гренвильский (средний рифей); байкальский (поздний рифей — венд); каледонский (кембрий — девон); герцинский (девон — пермь); киммерийский (триас — юра): альпийский (юра — мел — кайнозой).

Первоначальное  схематичное представление о  Т. ц. как строго синхронных в масштабах всей планеты, повсеместно повторяющихся и отличающихся одинаковым комплексом явлений, справедливо оспаривается. В действительности конец одного и начало других циклов нередко оказываются синхронными (в разных, часто смежных регионах); в каждой отдельной геосинклинальной системе наиболее полно выражены обычно один или два цикла, непосредственно предшествующие её превращению в складчатую горную систему, а более ранние отличаются неполнотой набора характерных для них явлений и иногда сливаются друг с другом. В масштабе всей истории Земли тектоническая цикличность выступает лишь как осложнение общего её направленного развития; отд. циклы образуют стадии мегациклов, а эти последние — крупные этапы истории Земли в целом. Причины цикличности пока не установлены; высказываются предположения о периодичном накоплении тепла и возрастании теплового потока, исходящего из глубоких недр Земли, о циклах подъёма или круговорота (конвекции) продуктов дифференциации вещества мантии и др.

 

Заключение

 

Современная география  родилась во 2-й половине19 века. Выделилась океанография, геоморфология, климатология и др.  Сейчас наиболее существенная проблема – это взаимодействие человека с окружающей средой.  Появилось новое направление  - геоэкология.

Каждый природный комплекс имеет более или менее четко  выраженные границы, обладает природным  единством, проявляющимся в его  внешнем облике (например, лес, болото, горный массив, озеро и т. д.). Географическая оболочка, являясь целостной, неоднородна на разных широтах, на суше и в океане – самый крупный природный комплекс.

Формирование любого природного комплекса происходило  миллиарды лет. На суше оно осуществлялось под влиянием взаимодействия компонентов природы: горных пород, климата, воздушных масс, воды, растений, животных, почв. Все компоненты в природном комплексе, как и в географической оболочке, переплетены друг с другом и образуют целостный природный комплекс, в нем так же происходит обмен веществ и энергии.

А самый большой природный  комплекс Земли — географическая оболочка. Все природные комплексы испытывают на себе огромное влияние человека. Многие из них уже сильно изменены многовековой деятельностью человечества. Человек создал новые природные комплексы: поля, сады, города

Большое, нередко отрицательное, воздействие на географи­ческую  оболочку оказывает в настоящее время человек, в резуль­тате возникла важнейшая глобальная проблема — экологическая, от решения которой зависит будущее человечества. Наряду с гло­бальными изменениями природы происходят и региональные. Сле­дует помнить, что наиболее уязвимы ландшафты, испытывающие недостаток тепла или влаги, к которым в первую очередь отно­сятся ландшафты тундр и пустынь.

Вспоминая историю нашего вопроса, можно сделать вывод, что экологические проблемы – вовсе не явление ХIХ-ХХ веков, а изначальное противоречие между человеком и окружающей его средой, берущее начало у самых истоков цивилизации и коренящееся в глубинах людской психологии.

Говоря о современном  состоянии наиболее актуальных экологических  проблем, можно подчеркнуть тот  факт, что одновременно с их серьезнейшим обострением, наметилось общее стремление искать выходы из складывающейся, порой критической, ситуации.

А в этой связи, среди наиболее перспективных направлений природоохранной деятельности можно назвать различные общественные движения и межгосударственные акции, в силу своей неофициальности имеющие серьезное воспитательное значение.

 

Литература

 

 

1. Баландин Р. К. Природа и цивилизация. – М.: Мысль, 1988.

2. Гвоздецкий Н.А. Основые  проблемы физической географии.  – М.: Просвещение, 1979.

3. Петросова Р.А. Естествознание и основы экологии. – М.: Наука, 1998.

4. Физическая география / под ред. К.В. Пашканга. – М.: Высшая школа, 1991.