Тектонические движения земной коры. 2

 ГОУ ВПО «Алтайский  государственный университет»

Географический факультет

Тема: Тектонические движения земной коры

Выполнила: Соловьёва Ярослава Георгиевна

Группа: 911-з

Барнаул -2012 
Оглавление

Введение

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 (стратиграфический, 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.

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.

Мощность земной коры колеблется в пределах от 5–20 км под океанами до 30–40 км под континентами, в горных районах – до 75 км.

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

Океаническая кора – значительно меньшей мощности, чем континентальная. 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.

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

Итак, 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

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 особенностях 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.

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.

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. 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.

Кроме них в последнее время были выявлены дополнительные тектонические структуры: сквозные пояса, которые разделяют складчатые напластования пород, рифтовые пояса, обладающие большой протяженностью и не содержащие смятых в складки пород в своем составе, глубинные разломы.

Итак, 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.

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.

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 благодаря им горные сооружения, имевшие ранее высоту до 400 м, смогли достичь нынешних размеров. Такое вторичное рождение гор получило название – эпиплатформенный орогенез.

Изначально все породы залегают горизонтально. Именно благодаря многочисленным и разнообразным тектоническим движениям нарушаются их положение и ориентация в пространстве, а исходя из формы их залегания в настоящее время, можно делать выводы о происходящих в прошлые эпохи геологических процессах. Все тектонические дислокации принято делить на две большие группы: складчатые (или пликативные) и разрывные (или дизъюнктивные). Главное их различие заключается в том, что в результате складчатых дислокаций происходит смятие пород без нарушения их целостности, а в результате разрывных целостность залегания пород нарушается.

В результате складчатых дислокаций формируются различные структуры. Основными среди них являются синклинали – вогнутые изгибы слоев, и антиклинали – выпуклые изгибы.

Тектонические процессы, ведущие к формированию различных видов складок, весьма многообразны. Однако, не детализируя, их можно разделить на три основные группы:

первые – направленные перпендикулярно залеганию пород, в результате у которых формируются поперечно-изогнутые складки;

вторые – направленные по горизонтали вдоль пласта пород, ведущие к формированию продольно изогнутых складок;

третьи – обусловлены движением пластов каменной соли, ангидрита или другой пластичной породы. В результате формируются складки течения разнообразной формы.

Разрывные дислокации происходят с нарушением целостности залегания слоев пород. Выделяют две основные группы таких нарушений: тектонические трещины и разрывы. Тектонические трещины – нарушения, при которых не наблюдается смещения блоков относительно плоскости нарушения. При тектонических разрывах такие смещения происходят, причем смещаться может как один из блоков, так и оба. Тектонические трещины образуются вследствие воздействия тех или иных сил (сжатия, растяжения, изгиба) на породы различной степени хрупкости. Как правило, они группируются в системы под разными углами, составляя единую трещиноватость в масштабах всей планеты. Эта трещиноватость подчиняется фигуре вращения Земли. Выделяют 4 основных направления распространения тектонических трещин: широтное, меридиональное, с северо-запада на юго-восток и с северо-востока на юго-запад.

Тектонические разрывы классифицируют в зависимости от направления смещения блоков. Как правило, разрывы происходят не перпендикулярно, а под некоторым углом к поверхности. Исходя из этого блок, под который наклонена плоскость смещения, называют висячим. Противоположный блок принято называть лежачим.

Тектонические разрывы могут наблюдаться как одиночно, так и в системе. Выделяют: горсты – относительно поднятые участки, ограниченные двумя сбросами, реже взбросами, и грабены – и грабены, опущенные участки коры, ограниченные сбросами. Эти структуры образуются в результате противоположных по направлению процессов: горсты вследствие сжатия, грабены вследствие растяжения коры. Крупные системы грабенов протяженностью в сотни и тысячи километров составляют рифты. Самые крупные системы рифтов приурочены к срединно-океаническим хребтам, где происходит формирование молодой океанической коры в результате поступления базальтов из мантии Земли. Ярким примером грабена является озеро Байкал. Он представляет собой многоступенчатый грабен, входящий в рифтовую систему молодых грабенов общей протяженностью 2500 км.

Все вышеперечисленные тектонические разрывы можно объединить в одну группу – коровые, поскольку они развиваются только в пределах земной коры. Помимо их выделяют глубинные разломы, охватывающие вместе с корой и верхний слой мантии. Эти разрывы обладают большой протяженностью и разделяют крупные блоки коры с различными тектоническими режимами и историей развития.

Землетрясения

Землетрясения – это одни из самых страшных природных катастроф, вызывающих не только опустошительные разрушения, но и уносящие десятки и сотни тысяч человеческих жизней. Землетрясения всегда вызывали ужас своей силой, непредсказуемостью, последствиями. Человек в таких случаях чувствует себя отданным во власть «гнева божья». Земная твердь, самое незыблемое в представлении человека, вдруг оказывается подвижной, она вздымается волнами и раскалывается глубокими ущельями.

Известно большое число катастрофических землетрясений, во время которых число жертв составило многие тысячи. В 1556 г. в Китае, в провинции Шэньси, страшное землетрясение привело к гибели 830 тыс. человек, а многие сотни тысяч получили ранения. Лиссабонское землетрясение в Португалии в 1755 г. унесло более 60 тыс. человеческих жизней. Мессинское землетрясение в 1923 г. – 150 тысяч; Таншаньское в Китае в 1976 г. – 650 тысяч. Этот скорбный список можно продолжать и продолжать. В Армении 7 декабря 1988 г. в результате Спитакского землетрясения погибло более 25 тыс. человек и 250 тыс. было ранено. 28 мая 1995 г. на Севере Сахалина мощным землетрясением был стерт с лица Земли городок Нефтегорск, где погибло более 2000 человек.

Землетрясения разной силы и в разных точках земного шара происходят постоянно, приводя к огромному материальному ущербу и жертвам среди населения. Поэтому ученые разных стран не оставляют попыток определить природу землетрясения, выявить его причины и, самое главное, научиться его предсказывать, что, к сожалению, за исключением единичных случаев пока не удается.

Землетрясение тектонического типа, т.е. связанное с внутренними эндогенными силами Земли, представляет собой процесс растрескивания, идущий с некоторой конечной скоростью, а не мгновенно. Он предполагает образование и обновление множества разномасштабных разрывов, со вспарываением каждого из них не только с высвобождением, но и перераспределением энергии в некотором объеме. Когда мы говорим о том, что сила внешнего воздействия на горные породы превысила их прочность, то следует иметь в виду, что в геомеханике четко различают прочность горных пород как материала, которая относительно высока и прочность породного массива, включающего помимо материала горных пород еще и структурные ослабленные зоны. Благодаря последним, прочность породного массива существенно ниже, чем прочность собственно пород.

Скорость распространения разрывов составляет несколько км/сек и этот процесс разрушения охватывает некоторый объем пород, носящий название очага землетрясения.

Гипоцентром называется центр очага, условно точечный источник коротко периодных колебаний.

В большинстве случаев, хотя и не всегда, разрывы имеют сдвиговую природу и очаг землетрясения охватывает определенный объем вокруг него. Сейсмология изучает упругие волны распространяющиеся динамически в частотном диапазоне 10-3 –102 Гц со скоростями в 2-5 км/сек. Проекция гипоцентра на земную поверхность называется эпицентром землетрясения. Интенсивность землетрясения эпицентра изображается линиями равной интенсивности землетрясений - изосейстами. Область максимальных баллов вокруг эпицентра носит название плейстосейстовой области.

Основному подземному сейсмическому удару – землетрясению, обычно предшествуют землетрясения или форшоки, свидетельствующие о критическом нарастании напряжений в горных породах. После главного сейсмического удара обычно наблюдаются еще сейсмические толчки, но более слабые, чем главный удар. Они называются афтершоками и свидетельствуют о процессе разрядки напряжений при образовании новых разрывов в толще пород.

По глубине гипоцентров (фокусов) землетрясения подразделяются на 3 группы:

1. мелкофокусные 0-60 км;
2. среднефокусные – 60-150 км;
3. глубокофокусные 150-700 км.

Но чаще всего гипоцентры землетрясений сосредоточены в верхней части земной коры на глубинах в 10-30 км, где кора характеризуется наибольшей жесткостью и хрупкостью.

Быстрые, хотя и неравномерные смещения масс горных пород вдоль плоскости разрыва вызывают деформационные волны – упругие колебания в толще пород, которые, распространяясь во все стороны и, достигая поверхности Земли, производят на ней основную разрушающую работу.

Сейсмические волны, вызываемые землетрясениями, можно зарегистрировать, используя т.н. сейсмографы – приборы, в основе которых лежат маятники, сохраняющие свое положение при колебаниях подставки, на которой они расположены. Первые сейсмографы появились сто лет назад. Отмечая время первого вступления волн, т.е. появления волны на сейсмограмме и зная скорости их распространения, определяют расстояние до эпицентра землетрясения. В наши дни на земном шаре установлены многие сотни сейсмографов, которые немедленно регистрируют любое, даже очень слабое землетрясение и его координаты.

Начиная с первых сейсмических станций, оснащенных высокочувствительными сейсмографами, созданными академиком Б.Б.Голицыным в начале ХХ в., сеть таких станций в России непрерывно расширялась, хотя станции располагались неравномерно, учитывая различную сейсмичность регионов. Сейчас этих станций в России более 140, что в 25 раз ниже, чем в Германии, причем только 15% этих станций оснащено современными цифровыми сейсмографами. Существуют также 9 центров сбора и обработки данных, работающих в режимах текущей и срочной обработки. Сведения о текущей сейсмической обстановке регулярно публикуются в сейсмологических бюллетенях и каталогах. Сейчас происходит развитие и переоснащение сейсмических сетей России современной аппаратурой. Определение глубины очага землетрясения представляет собой более сложную задачу, а существующие методы не отличаются точностью.

Заключение

Земная кора находится в постоянном движении, обусловленном различными геологическими процессами. Эти движения происходят в разных направлениях, с разной скоростью и, следовательно, различно проявляют себя как на земной поверхности, так и в толще пластов пород. Благодаря тектоническим движениям вместе с влиянием экзогенных процессов происходило формирование рельефа Земли как в прошлые геологические эпохи, так и в настоящее время.

Список литературы

1. Савельева Л.Е., Козаренко А.Е. «Геология», М., «Владос», 2004 г.,
2. Ботт М. «Внутреннее строение Земли», М., «Мир», 1974 г.,
3. Ажгирей Г.Д. «Общая геология», М., «Просвещение», 1974 г.,
4. Добровольский В.В. «Геология», М., «Владос», 2001 г.,
5. Короновский Н.В., Учебник «Общая геология» 2002 г.,
6. Шолпо В.Н. «Земля раскрывает свои тайны», «Недра», 1979 г.,