Образование Земли

Ядро - центральная часть  Земли. Оно делится на две части: внешнее и внутреннее ядро. Верхний раздел, отделяющий ядро от мантии, проходит на глубине 2900 км; нижний, определяющий границу внешнего и внутреннего ядра,- на глубине 5120 км.

Внешнее ядро составляет 15,4 % всего объема Земли. Толщина  его составляет около 2200 км. Считается, что внешнее ядро состоит из железо-никелевого сплава с примесью более легких элементов, таких, как кремний и сера. Но это предполагаемые данные, рассчитанные по скорости прохождения сейсмических волн, изменяющейся на разных участках от 8,1 до 10,4 км/с, и плотности вещества, которая по расчетам находится в пределах 9,4-12,0 г/см 3.

Внутреннее ядро составляет 0,8% всего объема Земли и имеет  толщину (радиус) 1250 км. О составе  и строении внутреннего ядра известно еще меньше, чем о внешнем. По характеру прохождения сейсмических волн предполагается, что вещество внутреннего ядра находится в твердом состоянии. По расчетам плотность его достигает 13,0-13,5 г/см3, а давление превышает 218000кг/см2. Температура ядра достигает 4000ОС. В таких условиях вещество переходит в металлическую фазу, когда электронные оболочки атомов разрушаются и образуется электронная плазма отдельных химических элементов. Высвобождающиеся при этом электроны образуют кольцевые вихри, что является причиной формирования постоянного магнитного поля Земли и всех связанных с ним явлений на Земле.

 

 

1.3 Литосферные  плиты и их движение

 

литосферный рельефообразующий  земля туманность

Под литосферными плитами  понимаются крупные блоки литосферы  Земли, находящиеся в постоянном движении и ограниченные активными зонами разломов.

Теория, объясняющая причины  и характер их движения, называется тектоникой плит. Она начала развиваться  в 60-70-е гг. нашего столетия.

Тектонике плит, как научной  теории, предшествовали геосинклинальная теория и теория континентального дрейфа. Не зная сущности этих теорий, трудно понять и изучить теорию тектоники плит, так как они объяснили многие сложные особенности динамики Земли.

Геосинклинальная теория основывается на том, что большинство  крупных горных систем на Земле образуют пояса незначительной ширины и большой длины. Для них характерна складчатость, которая проявляется в виде хребтов, сложенных поднятыми из глубины осадочными отложениями. Последние накопились во время предшествующей стадии развития рельефа, когда на месте горной системы существовала впадина в виде прогиба, занятого водой. Стадии этого процесса следующие. Первоначально впадина заполняется осадочными породами. Эта стадия осадконакопления может длиться несколько миллионов лет. Затем следует стадия горообразования (орогенеза), когда происходит деформация накопившихся пород, образование складок и поднятие территории. Затем следует эрозионное разрушение и повторное накопление осадочного материала. В конечном итоге в результате действия разных сил (эрозия, погружение суши или поднятие уровня моря и др.) остатки гор могут быть затоплены полностью.

Теория континентального дрейфа сформировалась в начале XX в. В ее основе были преимущественно  работы немецкого геолога Альфреда Вегенера, которые имели следующие предпосылки:

1) существование первичной  цельной континентальной массы,  названной «Пангея» (греч. «вся земля»)

2) ее распад на отдельные  части;

3) дрейф континентальных  частей земной коры.

Наглядным доказательством  дрейфа континентов является совмещение краев материков. Многие континенты хорошо совмещаются друг с другом, особенно если брать для совмещения не их береговые линии, а край континентального шельфа. В этом можно убедиться при помощи карты, совмещая Южную Америку и Африку, Северную Америку, Гренландию и Европу. Соединяя Южную Америку, Африку, Австралию, Антарктиду и южную часть Азии, можно получить цельный древний континент Гондвана. Имеется много других фактов в пользу этой теории. Однако есть и возражения, особенно из-за неясности в источнике энергии, необходимой для передвижения континентов, и в механизме этого явления.

Теория тектоники плит возникла в продолжение предыдущих. Она направлена на решение задач, оставшихся нерешенными от теорий геосинклинального  развития и дрейфа континентов. Суть теории тектоники плит в том, что литосфера Земли разделена на 7 крупных плит (Евразия, Африка, Северная и Южная Америка, Австралия, Антарктида и Тихий океан), движущихся относительно друг друга. Основание движущихся плит находится в астеносфере, т.е. в той части мантии, где вещество имеет пластичное состояние. Перемещение плит может приводить к их сближению. Плиты могут удаляться друг от друга. Плиты также могут двигаться, не касаясь друг друга.

Плиты имеют толщину  от 75 до 125 км. На их краях возникают  сейсмические активные зоны, для которых характерны частые землетрясения. Они включают как континентальную, так и океаническую кору. Например, граница между плитами Евразии и Северной Америки, а также Африки и Южной Америки, проходят по Срединно-Атлантическому подводному хребту.

Землетрясения подразделяются на тектонические, вулканические и  денудационные. На долю тектонических  землетрясений приходится 95% всех землетрясений  Земли. Они возникают в местах столкновения литосферных плит. Вулканические  землетрясения связаны с извержением вулканов. Денудационные образуются в результате протекания обвальных, карстовых и других денудационных процессов. Если очаги землетрясения находятся под толщей вод океанов или морей, образуются волны (цунами), которые распространяются со скоростью до 800 км/час и имеют высоту более 30 м. под океаном.

Согласно теории тектоники  плит, большинство крупных горных систем (Анды, Гималаи и др.) являются результатом столкновения плит. Механизм этого явления до конца не выяснен. Считается, что основными причинами движения плит являются силы, действующие в земной коре и в мантии. Предполагается, что основным источником энергии, необходимой для тектонических движений, могут быть радиоактивность, гравитационные силы, влияние лунных и солнечных приливных явлений и др.

Современные исследования подтверждают факт перемещения литосферных  плит со скоростью от нескольких миллиметров  до 2 см в год. Установлено, что Гренландия уплывает от Европы, а Южная Америка  отодвигается от Африки со скоростью 2 см/год. Считается, что в ближайшие 50-60 млн. лет Атлантический и Индийский океаны будут увеличиваться, а Тихий сокращаться в размерах. Австралия и Африка подойдут к Евразии, и возможно исчезновение Средиземного моря.

 

1.4 Рельефообразующие  процессы Земли

 

На поверхности Земли практически нет абсолютно ровных поверхностей; территории имеют разную высоту над уровнем моря. Средняя высота всей суши равна 875 м, Азии - 950 м, Северной Америки -- 700 м, Африки -- 650 м, Южной Америки -- 580 м, Австралии -- 350 м, Европы -- 320 м, Антарктиды -- 2330 м. Высшая точка Земли -- гора Джомолунгма -- 8848 м, самая большая глубина (Марианская впадина в Тихом океане) - 11022 м.

Процессы рельефообразования Земли в науке называются морфогенезом (от греч. morphe -- форма, genesis -- происхождение). Морфогенез включает две большие группы процессов: эндогенные - процессы рельефообразования, протекающие под влиянием внутренних сил Земли, и экзогенные - процессы, определяемые внешними, поверхностными силами. Эндогенные процессы проявляются через землетрясения, вулканизм, колебания земной коры и др.; экзогенные - через выветривание.

Выветривание, как процесс  разрушения и преобразования горных пород, может протекать под влиянием физических сил, химических процессов  и биологического воздействия. Отсюда и его деление на виды: физическое, химическое и биологическое.

Физическое выветривание происходит в основном под действием  механического, теплового и водного  влияния. Важнейшим из них является тепловое, основанное на способности  горных пород и минералов к разному изменению объема при их нагревании или охлаждении, оно не вызывает изменения минералогического и химического состава горных пород. Физическое выветривание наиболее интенсивно протекает в жарких пустынях и полярных странах.

Химическое выветривание проявляется в реакциях горных пород с водой, углекислым газом, солями, кислотами. В результате образуются новые вещества вместо разрушенных.

Биологическое выветривание -- это разрушение пород организмами. Разрушение может быть механическим и биохимическим (продуктами жизнедеятельности).

Под влиянием выветривания формируется слой суши, который называется корой выветривания. Мощность коры выветривания обычно равняется нескольким десяткам метров, но может достигать  и сотни метров (латеритная кора в жарких климатических поясах). Выделяют два типа коры выветривания: остаточная, когда продукты разрушения горных пород остались на месте, и переотложенная, когда продукты разрушения перемещены от мест залегания.

Под влиянием эндогенных и экзогенных процессов на поверхности Земли образуются равнины и горные системы.

В зависимости от величины форм рельеф делят на мегарельеф (материки, океанические впадины), макрорельеф (крупные  равнины, горные системы), мезорельеф (возвышенности, речные долины, хребты гор и др.), микрорельеф (овраги, бугры, лощины, западины и др.).

На материках основными  формами макрорельефа являются крупные  равнины и горные системы.

Равнины можно разделить  на три типа: платформенные, денудационные  и аккумулятивные. Платформенные  равнины выделяются на платформенных участках материков. По возрасту кристаллического фундамента они делятся на древние (докембрийский возраст фундамента) и молодые (палеозойский и мезозойский возрасты).

Денудационные равнины  образовались в результате протекания денудационных процессов на месте возвышенного или горного рельефа. Денудация (от лат. denudacio - обнажение) - совокупность переноса в основном ветром и водой продуктов разрушения горных пород в понижения земной поверхности.

В зависимости от характера  геологического основания денудационные равнины делятся на цокольные и пластовые. Цокольные равнины образовались в результате денудационного разрушения выступов кристаллического фундамента. Процесс разрушения выступов кристаллических массивов называется пенепленизацией, а образовавшиеся таким образом равнины -- пенепленом. Примером цокольной равнины может служить Казахский мелкосопочник. Пластовые равнины образуются на платформенных участках материков. Они состоят из двух ярусов: плиты, сложенной древними кристаллическими породами, и осадочного чехла, сложенного породами осадочного происхождения более позднего возраста. Примером пластовых является Северо-Американская равнина и др.

Аккумулятивные равнины  отличаются тем, что они имеют  мощный чехол осадочных пород  четвертичного возраста. К разновидностям аккумулятивных равнин относятся: аллювиальные, водно-ледниковые, озерные, моренные, лессовые, вулканические.

Аллювиальные равнины -- продукт деятельности рек, они  сложены слоистыми речными наносами (аллювием). Мощность аллювиальных отложений может достигать сотен метров (По, Ганг, Дунай). Для аллювиальных равнин характерно большое разнообразие микроформ рельефа.

Водно-ледниковые равнины  образовались южнее края ледников в  период их таяния. Поверхность их волнистая, много дюн, карстовых западин.

Озерные равнины возникли на месте бывших озер. Они сложены  песками, озерными глинами. Пример озерных  равнин - Полоцкая низина на севере Беларуси.

Моренные равнины расположены  в областях древних оледенений. Для  них характерна холмистость рельефа. Сложены они ледниковыми (моренными) отложениями: здесь много ледниковых озер.

Лессовые равнины сложены  мощным покровом лессов и лессовидных  пород. Поверхность расчленена речными  долинами, оврагами, западинами. Широко распространены в Китае, степной  зоне Восточно-Европейской равнины.

Вулканические равнины  в виде плато возникли в период извержения древних вулканов, когда  лава разливалась по поверхности. Примером является Армянское нагорье.

По высоте относительно уровня моря равнины делятся на лежащие  ниже уровня моря (часть Прикаспийской низменности), низменности -- высота до 200 м, возвышенности -- высота от 200 до 500 м, нагорные равнины -- высота более 500 м (внутренние районы Иранского нагорья и др.).

Наряду с равнинами  значительные территории материков заняты горными системами. Формами рельефа в горных системах являются горные хребты, горные массивы, нагорья, плоскогорья.

Процессы рельефообразования в горах идут более активно, чем  на равнинах. По характеру и интенсивности  протекания этих процессов можно выделить молодые и старые горные системы. Молодые горные системы имеют глубокое расчленение долинами, крутые обнаженные склоны, слабо развитый осадочный чехол. Для таких гор характерны землетрясения, вулканизм, поднятие или опускание поверхности.

Старые горы имеют небольшую глубину расчленения, небольшие абсолютные высоты, мощный слой рыхлых отложений, сглаженную поверхность.

Процессы формирования горных систем многочисленны и разнообразны. В высокогорных условиях интенсивно развивается физическое, преимущественно морозное выветривание. Образовавшаяся масса разрушенных горных пород устремляется вниз под действием силы тяжести и ветра. Ниже активную роль начинают играть атмосферные осадки, которые образуют водные потоки, формируют глубокие долины и сложную эрозионную сеть. Постепенно к физическому выветриванию добавляется химическое и биологическое. Процессы разрушения сменяются аккумуляцией снесенного материала. Формируются селевые потоки, каменные поля, мощные конусы выноса разрушенного материала.

В результате воздействия протекающих процессов происходит вертикальное и горизонтальное расчленение гор. Вертикальное расчленение посредством долин, ущелий, межгорных впадин, седловин, перевалов приводит к тому, что горные системы разделяются на морфологические части. Горизонтальное расчленение отражает формы и взаимосвязи составных частей горных систем (горных хребтов, долин и др.).

Одним из важнейших горообразовательных  факторов является вулканизм, т. е. комплекс процессов, связанных с проникновением в земную кору и излиянием на поверхность расплавленной массы - магмы, в результате чего образуются специфические вулканические формы, как на материке, так и на дне Мирового океана. Наиболее активно вулканизм проявляется в Тихоокеанской и Альпийской геосинклиналях. В Тихоокеанском горном поясе находится около 370 действующих вулканов. Много вулканов на островах Тихого океана, а также в его подводной части.