Теория движения литосферных плит

Содержание

1. Литосфера

Внутреннее строение Земли включает три оболочки: земную кору, мантию и ядро. Оболочечное строение Земли установлено дистанционными методами, основанными на измерении скорости распространения сейсмических волн, имеющих две составляющие — продольные и поперечные волны. Продольные волны связаны с напряжениями растяжения (или сжатия), ориентированными по направлению их распространения. Поперечные волны вызывают колебания среды, ориентированные под прямым углом к направлению их распространения. Эти волны в жидкой среде не распространяются.

Земная кора — каменистая оболочка, сложенная твердым веществом с избытком кремнезема, щелочи, воды и недостаточным количеством магния и железа. Она отделяется от верхней мантии границей Мохоровичича (слоем Мохо), на которой происходит скачок скоростей продольных сейсмических волн примерно до 8 км/с. Этот рубеж, установленный в 1909 г. югославским ученым А. Мохоровичичем, как считают, совпадает с внешней перидотитовой оболочкой верхней мантии. Мощность земной коры (1% от общей массы Земли) составляет в среднем 35 км: под молодыми складчатыми горами на континентах она увеличивается до 80 км, а под срединно-океаническими хребтами уменьшается до 6 — 7 км (считая от поверхности океанского дна).

Мантия представляет собой наибольшую по объему и весу оболочку Земли, простирающуюся от подошвы земной коры до границы Гутенберга, соответствующей глубине приблизительно 2900 км и принимаемой за нижнюю границу мантии. Мантию подразделяют на нижнюю (50% массы Земли) и верхнюю (18%). По современным представлениям, состав мантии достаточно однороден вследствие интенсивного конвективного перемешивания внутримантийными течениями. Прямых данных о вещественном составе мантии почти нет. Предполагается, что она сложена расплавленной силикатной массой, насыщенной газами. Скорости распространения продольных и поперечных волн в нижней мантии возрастают, соответственно, до 13 и 7 км/с. Верхняя мантия с глубины 50—80 км (под океанами) и 200—300 км (под континентами) до 660—670 км называется астеносферой. Это слой повышенной пластичности вещества, близкого к температуре плавления.

Ядро представляет собой сфероид со средним радиусом около 3500 км. Прямые сведения о составе ядра также отсутствуют. Известно, что оно является наиболее плотной оболочкой Земли. Ядро также подразделяется на две сферы: внешнее, до глубины 5150 км, находящееся в жидком состоянии, и внутреннее — твердое. Во внешнем ядре скорость распространения продольных волн падает до 8 км/с, а поперечные волны не распространяются вовсе, что принимается за доказательство его жидкого состояния. Глубже 5150 км скорость распространения продольных волн возрастает и вновь проходят поперечные волны. На внутреннее ядро приходится 2% массы Земли, на внешнее — 29%.

Внешняя «твердая» оболочка Земли, включающая земную кору и верхнюю часть мантии, образует литосферу. Ее мощность составляет 50—200 км.

Литосферу и подстилающие подвижные слои астеносферы, где обычно зарождаются и реализуются внутриземные движения тектонического характера, а также часто находятся очаги землетрясений и расплавленной магмы, называют тектоносферой.

2. Движение литосферных плит

Обратимся к наиболее важным для обитателей Земли представлениям теории тектоники литосферных плит – крупных, до многих миллиона км2, глыб земной литосферы, фундамент которых образуют сильно смятые в складки магматические, метаморфизированные и гранитные породы, прикрытые сверху 3-4 километровым "чехлом" осадочных пород. Рельеф платформы составляют обширные равнины и отдельные горные хребты. Ядром каждого материка является одна или несколько древних платформ, окаймленных горными хребтами. Движение литосферных плит лежит в основе теории дрейфа континентов.

Основные положения тектоники плит сводятся к следующему. Литосфера подстилается менее вязкой астеносферой. Литосфера разделена на ограниченное число больших и малых плит, границы которых проводятся по сгущению очагов землетрясений. К числу крупных плит принадлежат: Тихоокеанская, Евразиатская, Северо-Американская, Южно-Американская, Африканская, Индо-Австралийская, Антарктическая. Литосферные плиты, движущиеся по астеносфере, обладают жёсткостью и монолитностью. При этом «континенты не прокладывают себе путь сквозь океаническое дно под воздействием какой-то невидимой силы (что предполагалось в первоначальной версии «дрейфа материков»), а пассивно плывут по мантийному материалу, который поднимается вверх под гребнем хребта и затем распространяется от него в обе стороны». В этой модели океаническое дно «представляется гигантской конвейерной лентой, выходящей на поверхность в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов и затем скрывающихся в глубоководных желобах»: расширение (спрединг) ложа океанов в связи с расхождением плит вдоль осей срединных хребтов и рождение новой океанской коры компенсируется её поглощением в зонах поддвига (субдукции) океанской коры в глубоководных желобах, благодаря чему объём Земли остаётся постоянным. Этот процесс сопровождается «многочисленными мелкофокусными землетресениями (с эпицентрами на глубинах нескольких десятков километров) в рифтовых зонах и глубокофокусными землетресениями в районе глубоководных желобов.

Причина перемещения литосферных плит – тепловая конвекция в мантии Земли. Над восходящими ветвями конвективных течений литосфера испытывает подъём и растяжение, приводящее к раздвигу плит в возникающих рифтовых зонах. С удалением от срединно-океанических рифтов литосфера уплотняется, тяжелеет, поверхность её опускается, что объясняет увеличение глубины океана, и в конечном счёте погружается в глубоководных желобах. В континентальных рифтах затухание восходящих потоков разогретой мантии ведёт к охлаждению и погружению литосферы с образованием бассейнов, заполняемых осадками. В зонах схождения и столкновения плит кора и литосфера испытывают сжатие, мощность коры возрастает, и начинаются интенсивные восходящие движения, ведущие к горообразованию. Все эти процессы, включая движение литосферных плит и слэбов, имеют непосредственное отношение к механизмам формирования полезных ископаемых.

3. Главнейшие равнины и плоскогорья частей света

Равнины и горы являются основными формами земной поверхности. Они образовались в результате геологических процессов, которые на протяжении всей геологической истории формировали лик Земли. Равнины — это обширные пространства со спокойным, плоским или холмистым рельефом и сравнительно малым колебанием относительных высот (не более 200 м).

Равнины подразделяются по абсолютной высоте. Равнины, имеющие абсолютную высоту не более 200 м, называются низменными, или низменностями (Западно-Сибирская). Равнины, абсолютная высота которых от 200 до 500 м, называются возвышенными, или возвышенностями (Восточно-Европейская, или Русская). Равнины, высота которых свыше 500 м над уровнем моря, называются высокими, или плоскогорьями (Среднесибирская).

Плоскогорья и возвышенности по сравнению с низменностями благодаря значительной высоте имеют обычно более расчлененную поверхность и пересеченный рельеф. Возвышенные равнины с плоской поверхностью называются плато.

Русская равнина представляет собой чередование низменностей (Приднепровская, Причерноморская, Прикаспийская и др.) и возвышенностей (Валдайская, Среднерусская, Волыно-Подольская, Приволжская и др.). Плоскогорья наиболее широко распространены в Азии (Среднесибирское, Аравийское, Декан и др.), в Африке (Восточно-Африканское, Южно-Афри­канское и др.), в Австралии (Западно-Австралийское).

Равнины подразделяются также и по происхождению. На материках большинство (64%) равнин сформировалось на платформах; сложены они пластами осадочного чехла. Такие равнины называют пластовыми, или платформенными. Прикаспийская низменность — самая молодая равнина, Восточно-Европейская равнина и Среднесибирское плоскогорье — древние платформенные равнины, их поверхность в значительной степени изменена текучими водами и другими внешними процессами.

Равнины, возникшие вследствие сноса продуктов разрушения гор (денудация) с разрушаемого основания гор (цоколя), называются денудационными, или цокольными, равнинами. Разрушение гор и перенос горных пород обычно происходит под воздействием вод, ветров, льдов и под действием силы тяжести. Постепенно горная страна сглаживается, выравнивается, превращаясь в холмистую равнину. Денудационные равнины обычно сложены твердыми породами (Казахский мелкосопочник).

Равнины, образованные в процессе накопления (аккумуляции) материала, в том числе и рыхлых осадочных пород, при котором происходит заполнение осадками крупных понижений рельефа, образующих выровненную поверхность, называют аккумулятивными равнинами (Великая Китайская, Индо-Гангская, Месопотамская, Паданская и др.). В зависимости от происхождения они бывают морскими, озерными, речными, ледниковыми, вулканическими. Рельеф равнин также разнообразен. Так, на равнинах, подвергшихся материковому оледенению, выделяется рельеф областей питания ледника, его растекания и стока талых вод — моренные и конечно-моренные валы и гряды. Особый рельеф имеют равнины тундры и песчаных пустынь.

На дне океана различают глубоководные (абиссальные) равнины; у подножия материков — наклонные равнины; на шельфе — шельфовые равнины.

4. Горы и горные страны

Горы — обширные участки суши или дна океана, значительно приподнятые и сильно расчлененные. По внешнему виду горы подразделяются на горные хребты, цепи, кряжи и горные страны. Отдельно стоящие горы встречаются редко, представляя собой либо вулканы, либо остатки древних разрушенных гор. Морфологическими элементами гор являются: основание, или подошва; склоны; вершина или гребень (у хребтов).

Горные страны (или горные системы) — крупные горные сооружения, которые состоят из горных хребтов — линейно вытянутых горных поднятий, пересекающихся склонами. Точки соединения и пересечения горных хребтов образуют горные узлы. Это обычно наиболее высокие части горных стран. Понижение между двумя горными хребтами называют горной долиной.

По абсолютной высоте выделяют три типа гор.

Низкие горы — абсолютная высота от 500 до 800 м, крутизна склонов 5-10°, округлые, сглаженные формы вершин, склонов. Но встречаются и резкие, скалистые формы. Округлые горы — Среднего Урала, Предуралья, Кольского полуострова и Карелии, с резкими формами — отроги Тянь-Шаня, хребты Закавказья, предгорья Главного Кавказского хребта.

Средневысотные горы (среднегорья) высотой от 800 до 2000 м. Средняя крутизна склонов 10-25°, формы рельефа очень разнообразные. Мягкие формы рельефа характерны для гор Южного и Северного Урала, Крымских, Копет-Дага и др. Остроконечные, пикообразные вершины, острые гребни, крутые скалистые вершины — горы Полярного Урала, Новой Земли и др.

Высокие горы (высокогорья) — выше 2000 м, крутизна склонов более 25°. Высокогорная зона сплошь скалистая, гребни зазубрены, характерны острые вершины и ледники. Особенно высоко поднимаются отдельные вершины гор. Например, наибольшей высоты достигают в Гималаях Джомолунгма (Эверест) — 8848 м, Чогори — 8611 м.

Горы делятся на молодые и древние. Молодые горы — это те, которые с геологической точки зрения возникли сравнительно недавно (Альпы, Кавказ, Памир и т.д.). Эти горы продолжают расти, что сопровождается землетрясениями , а местами и вулканизмом. В древних горах внутренние процессы давно затихли, тогда как внешние силы продолжают вести свою разрушительную работу, постепенно выравнивая их (Скандинавские горы, Урал и др.). По происхождению горы под разделяются на тектонические, эрозионные и вулканические. Наиболее распространенный тип гор — тектонический (до 90%), возникший в результате горообразовательных движений земной коры. Тектонические горы подразделяются на складчатые, глыбовые и складчато-глыбовые.

Складчатые — горы, которые возникают на участках земной коры, отличающихся большой пластичностью и подвижностью. Здесь в течение длительного геологического времени происходит мощное накопление осадочных пород, что приводит к прогибанию этих участков. Возникающие встречные боковые давления приводят к сминанию осадочных толщ в складки и общему подъему всей области. Причем крупные глыбы земной коры поднимаются своеобразно: один склон крутой, а второй — пологий. Поднятие сопровождается образованием предгорного прогиба, расположенного рядом и являющегося следствием опускания литосферы. Несимметричное строение складчатых горных стран и предгорные впадины прослеживаются во всех горных странах. В горах Большой Кавказ, Кордильеры, Альпы, Карпаты, Гималаи, Урал, Анды, Пиренеи пласты горных пород залегают наклонно, изогнуто.

Основная характерная особенность складчатых гор — их вытянутость в виде цепей высоких горных хребтов на большие расстояния, на сотни и тысячи километров.

Глыбовые горы — поднятия земной поверхности, ограниченные разломами. Они состоят из смятых в складки слоев горных пород, имеют плоские поверхности вершин и крутые скалистые склоны долин. Глыбовые горы возникают в результате сбросов, т.е. смещения горных пород по вертикальной или крутонаклонной трещине, образуя одну или несколько сбросовых ступеней со смещением 1-2 км. Это Драконовы горы в Африке, Западные и Восточные Гхаты в Индии. При сбросах происходят своеобразные процессы — образуются горсты и грабены. Горсты — поднятые участки земной коры, ограниченные сбросами: горы Гарц, Тарбагатай, хребты Центральной Африки. Грабены — опущенные по сбросам участки земной коры. Во многих из них размещаются крупнейшие озера Земли (Байкал, Великие Североамериканские, ряд озер Африки).

Складчато-глыбовые горы появились на месте участков земной коры, претерпевших в далеком прошлом горообразование, но, разрушаясь, они превратились в холмистые равнины. Земля в этих районах утратила пластичность, приобрела жесткость и устойчивость. Затем эти участки подверглись повторному горообразованию, которое сопровождалось разломами, сбросами, поднятиями и опусканиями отдельных глыб (возрожденные горы). Это горы с плоскими вершинами и отвесными скалами — Урал, Тянь-Шань, Алтай, Саяны, Хребты Забайкалья, Центральный Французский массив, Аппалачи, Восточно-Австралийские горы и др.

5. Эпохи горообразования

Периоды, когда на месте гор появлялись низкие равнины, неоднократно повторялись в истории Земли. И каждый раз они сменялись эпохами роста континентов, вздыманием гор, отступанием морей. Вершины растущих гор достигали холодных слоев атмосферы, где выпавшие на них осадки замерзали – начиналось оледенение, распространявшееся затем на равнину.

Эпохи горообразования и последующего за ним выравнивания составляют глобальный цикл, т.е. цикл, характерный для всей планеты. Считается, что Земля пережила несколько таких циклов средней продолжительностью около 200 миллионов лет каждый. Сейчас мы живём в конце альпийской эпохи горообразования, когда активные недра всё ещё не дают успокоиться земной поверхности. О причинах повторения эпох горообразования единого мнения нет. Одни учёные считают, что их периодичность – отражение периода обращения Солнца вокруг центра Галактики (галактического года, продолжительностью примерно 200 миллионов лет). По мнению других, причина роста гор – движение отдельных плит земной коры. Например, по границе столкновения южных и северных континентальных плит образовалась Альпийско-Кавказско-Гималайская горная система. Огромная цепь гор по окраинам Тихого океана показывает «наползание» континентов на океаны.

6. Главнейшие горные системы суши и дна океанов

Самые большие по протяженности горные системы мира — десять на суше и десять на дне океана. Их протяженность приведена с точностью до 100 км. Более высокая точность едва ли была бы оправдана, так как горы почти никогда не кончаются резко, а постепенно переходят в равнину; лишь для гор, непосредственно подходящих своими окончаниями к морю, можно измерить протяженность с большей точностью (например, Пиренеи). В больших горных системах, состоящих из многих параллельных хребтов, результат измерения будет зависеть от того, по какому из хребтов мерить. Не всегда достаточно четко определена принадлежность отдельных горных хребтов к тем или иным горным системам: относить, например, Мугоджары к Уралу или нет? В нашей таблице протяженность Урала дана без Мугоджар, но можно решить и иначе.

Вопрос о самостоятельности может касаться и очень крупных горных систем. Так, многие не без основания воспринимают Кордильерский горный пояс как единое образование, включая в него и Кордильеры Южной Америки — Анды. Правда, основная часть Кордильер Северной Америки образовалась в герцинскую эпоху складчатости (поздний палеозой) и в киммерийскую (мезозой), а Южной Америки — в альпийскую (кайнозой); но одного взгляда на физическую карту достаточно, чтобы увидеть единую горную систему вдоль Тихоокеанского побережья всей Америки. Еще один сложный вопрос: выделять ли в качестве самостоятельных горы, входящие в другую, более крупную систему, также отмеченную на картосхеме? В приведенной таблице (она составлена по данным Географического энциклопедического словаря) и на картосхеме показаны Скалистые горы, входящие в систему Кордильер Северной Америки, но такое решение не бесспорно.

Нетрудно заметить, что нет никакой связи между протяженностью горных систем и их высотой. Девять из десяти самых высоких вершин мира сосредоточены в Гималаях, занимающих по протяженности скромное восьмое место на суше, а еще одна (кстати, вторая по абсолютной отметке после Джомолунгмы) находится в Каракоруме, который вообще в первую десятку не вошел: он вчетверо короче Урала, занимающего последнее место в нашей таблице. На четвертом месте по протяженности Большой Водораздельный хребет в Австралии, а его высоты в три с лишним раза меньше, чем высоты Тянь-Шаня, занимающего седьмое место.

Глубины наивысших точек никак не характеризуют высоту гор над их подножьем — океаническими впадинами; некоторые вершины подводных хребтов выходят на поверхность, представляя собой острова (Исландия) и горы на них (Гекла в Исландии, вулкан Мауна-Лоа на Гавайях).

Среди наиболее длинных горных сооружений на дне океана преобладают те, которые принадлежат к глобальной системе срединно-океанических хребтов.

И здесь с еще большей четкостью проявляется проблема деления системы срединно-океанических хребтов на части. Вправе ли мы выделять как самостоятельные Северо-Атлантический, Южно-Атлантический, Африканско-Антарктический, Западно-Индийский и Аравийско-Индийский хребты, если все они, будучи продолжением друг друга, составляют единую систему протяженностью в 25 тыс. км, то есть существенно больше, чем от полюса до полюса?

Дно океана рассекают формы рельефа планетарного масштаба — срединно-океанические хребты. Они возвышаются на 2—3 тысячи метров над окружающей подводной равниной. В сводовой части поднятия хребтов находится глубинный разлом - рифт, по которому на поверхность поднимается вещество мантии, рождается молодая океаническая кора.

Вблизи границ литосферных плит глубина дна резко увеличивается. Длинные протяжённые глубоководные желоба достигают фантастических отметок - более 11 километров. Такова глубина самого известного Марианского желоба в Тихом океане. Среди глубочайших - Пуэрториканский жёлоб в Атлантическом океане (8742 м), Зондский жёлоб в Индийском океане (7729 м). Расположение желобов чаще всего совпадает с зонами субдукции - пододвиганием океанической литосферной плиты под континентальную. Как и рифтовые зоны срединно-океанических хребтов, это самые неспокойные и сейсмически активные зоны на Земле. Вспомним, что вблизи Зондского жёлоба располагался остров с вулканом Кракатау, извержение которого в 1883 году было признано одним из сильнейших в истории человечества. В этом же районе был эпицентр землетрясения, которое произошло в декабре 2004 года и вызвало страшные по своим последствиям волны — цунами.

Вдоль глубоководного жёлоба часто протягивается островная дуга. Посмотрев на физическую карту, можно убедиться, что это так: Курило-Камчатский жёлоб ограничивает гряда Курильских островов, Алеутский жёлоб - Алеутские острова. Все они имеют активные или древние вулканы. В тёплых и чистых тропических морях, на мелководьях у побережий материков и на подводных склонах вулканических дуг растут колонии кораллов. Иногда их постройки достигают настолько больших размеров, что образуются коралловые рифы и острова. Большой Барьерный риф у восточной окраины Австралии — самое грандиозное сооружение такого типа.

7. Значение рельефа в расселении и хозяйственной деятельности человека

Человек и рельеф земной поверхности оказывают всестороненнее врздействие друг на друга. Еще с древних времен рельеф определял различные виды деятельности человека, от него зависел характер поселений, миграций. В настоящее время, несмотря на технический прогресс, рельеф продолжает оказывать различное возлдействие на человека и его деятельность. От рельефа и геологического строения территории зависят особенности прокладки и строительства различных инженерных сооружеий, добыча полезных ископаемых. Велика экологическая роль современного рельефа и рельефообразующих процессов. Так, например, с рельефом связано распределение и миграция загрязняющих веществ. Большое значение имеют опасные и неблагоприятные геомрфологические процессы. Некоторые из котрых причиняю существенный вред человеку и объектам его хозяйственной деятельности.

В земных недрах размещаются разнообразные полезные ископаемые. Полезные ископаемые — минеральные образования земной коры, которые используются в хозяйстве.

Полезные ископаемые размещаются в земной коре неравномерно, но в их распределении есть определенные закономерности. В осадочном чехле платформ сформировались осадочные полезные ископаемые. В фундаменте платформ и в горах преобладают рудные полезные ископаемые. Таким образом, различия в строении земной коры во многом определяют особенности хозяйства отдельных территорий. Скопления полезных ископаемых образуют месторождения, а большие по площади скопления — бассейны.

Жизнь и хозяйствование на равнинах. Исторически население всегда тяготело к равнинам. Это вполне объяснимо. Здесь проще вести хозяйство, легче строить здания и дороги.

Жизнь и хозяйствование в горах определяются разнообразием природных условий, присущих горным регионам.

Жизнь человека в горах протекает в сложных, порой экстремальных условиях. Это связано со значительными абсолютными высотами, сложным рельефом и климатом. Поэтому горы отличает более слабая освоенность территории по сравнению с равнинами.

Горам присуща своеобразная барьерная роль. Она проявляется как в природе, так и в жизни людей. Горы создают естественную преграду не только на пути рек и воздушных масс. Они препятсвуют и перемещению людей, затрудняя их проникновение в новые районы, контакты между носителями горных и равнинных территорий. Но по мере роста технических возможностей человека, развития современных средств эта особенность гор ослабевает.

Из-за сложных природных условий с экономической точки зрения горы не могут конкурировать с равнинами. Поэтому в горных регионах число видов хозяйственной деятельности ограничено. Преимущественно в них используются особые ресурсы, связанные с горным положением: минеральные, рекреационные, гидроэнергетические, иногда редкие горные растения.

Хозяйственная деятельность в горах связана высотной поясностью и разнообразием ландшафтов. Например, из-за суровых природных условий в горных районах азиатской части России сельское хозяйство ограничено

8. Полезные ископаемые

Полезные ископаемые — горные породы и минералы, которые используются или могут быть применены в народном хозяйстве. Подразделяются они по-разному. В одном случае подчеркивается их физическое состояние, и выделяются следующие типы:

• твердые (различные руды, уголь, мрамор, гранит, соли);
• жидкие (нефть, минеральные воды);
• газовые (горючие газы, гелий, метан).

В другом случае за основу берется их использование, вследствие чего выделяются ископаемые:

• горючие (уголь, торф, нефть, природный газ, горючие сланцы);
• рудные (руды горных пород, включающие металлические полезные компоненты и неметаллические (графит, асбест);
• нерудные (неметаллические и негорючие полезные ископаемые: песок, гравий, глина, мел, известняк, различные соли. Отдельной группой стоят драгоценные и поделочные камни).

Список используемой литературы

1. Землеведение: Учеб. пособие для студ. вузов / Ю. П. Селиверстов, А. А. Бобков. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 304 с.
2. Биофайл. Научно-информационный журнал. [Электронный ресурс]: http://biofile.ru/geo/87.html
3. География. [Электронный ресурс]: http://geographyofrussia.com/ravniny-nizmennosti-vozvyshennosti-ploskogorya/
4. География. [Электронный ресурс]: http://geographyofrussia.com/gory-gornye-strany-i-nagorya/
5. Эпохи горообразования. [Электронный ресурс]: http://umeda.ru/age_mountain
6. Биофайл. Научно-информационный журнал. [Электронный ресурс]: http://biofile.ru/geo/7462.html
7. Биофайл. Научно-информационный журнал. [Электронный ресурс]: http://biofile.ru/geo/2081.html
8. География. [Электронный ресурс]: http://geographyofrussia.com/poleznye-iskopaemye/