ЛИТОСФЕРА И РЕЛЬЕФ
Литосфера ( от греч. lithos - камень ) - твёрдая оболочка Земли, включающая земную кору и верхний слой мантии, лежащий на горячей астеносфере. Мощность литосферы в среднем 70 - 250 км, из которых 5-70 км приходится на земную кору. Литосфера не монолитна, она разделена гигантскими разломами на литосферные плиты.
Поверхность земной коры неровная. Совокупность всех её неровностей называют рельефом. Различают положительные и отрицательные формы рельефа. Крупнейшие отрицательные - это впадины океанов, крупнейшие положительные - материки. Они являются формами рельефа первого порядка. Формы рельефа второго порядка - горы и равнины ( как на суше, так и на дне океанов ), которые тоже имеют сложный рельеф, состоящий из более мелких форм. Рельеф земной поверхности формируется вследствие одновременного и противоречивого воздействия на литосферу внутренних и внешних процессов.
ЭНДОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ: ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Процессы, происходящие внутри Земли, проявляются в тектонических движениях, землетрясениях и вулканизме. С ними связано образование наиболее значительных неровностей земной поверхности, её непрерывные изменения.
ЭНДОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ: ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ
Совокупность горизонтальных и вертикальных движений литосферы, сопровождающихся возникновением разломов и складок земной коры, называется тектоническими движениями. Они бывают медленными и быстрыми.
В формировании рельефа земной поверхности важнейшая роль принадлежит движениям литосферных плит. Они имеют разные размеры. Самые крупные: Евразийская, Северо-Американская, Южно-Американская, Африканская, Индо-Австралийская, Тихоокеанская, Антирктическая, Наска. Границы этих плит далеко не всегда совпадают с границами материков и океанов. Все крупные плиты, кроме Тихоокеанской и Наска, несут на себе и материки, и океаны.
Литосферные плиты медленно перемещаются по астеносфере ( 2-5 см в год ). В одни местах они расходятся, в других сталкиваются, уходя одна под другую. Причиной перемещения плит могут быть конвективные движения вещества мантии. Там, где это вещество поднимается к поверхности, в литосфере возникают разломы, и плиты начинают раздвигаться. Внедряющаяся по разломам магма, застывая, наращивает края раздвигающихся плит. В результате по обе стороны разлома возникают валы, или срединно-океанические хребты. Они обнаружены во всех океанах и образуют единую систему общей протяжённостью более 60000 км. Высота хребтов до 3000 метров, ширина зависит от скорости раздвижения плит: чем больше скорость, тем шире хребет. Наибольшей длины такой хребет достигает в юго-восточной части Тихого океана, где скорость раздвижения плит до 12-13 см в год. Он не занимает срединного положения и называется Тихоокеанским поднятием.
На месте разлома, в осевой части срединно-океанических хребтов, обычно находятся ущелья - рифты. Их ширина от нескольких десятков километров в верхней части, до нескольких километров у дня. На дне рифтов располагаются небольшие вулканы и горячие источники.
В рифтах из поднимающейся магмы рождается новая океаническая кора. Чем дальше от рифта, тем кора старше. Однако пород, возраст которых превышал бы 160 млн лет, не дне океана не обнаружено. Очевидно, кора на дне океана постепенно обновляется. При столкновении плит более тяжёлые из них, несущие базальтовую кору, опускаются под менее тяжёлые, с континентальной корой ( поддвиг плит ). При погружении в астеносферу кора переплавляется, происходит метаморфизация пород, образуются полезные ископаемые. Часть океанической коры превращается в континентальную, часть уходит в астеносферу. Процесс сопровождается землетрясениями и классическим вулканизмом. В местах изгиба уходящей вниз плиты образуется глубоководный желоб, в вдоль него - дугообразные цепочки островов ( Курильский желоб и Курильские острова ) или горные хребты ( Атакамский желоб и Анды ). В глубоководных желобах постепенно накапливаются слои осадочных пород. При продолжающемся сжатии они сминаются в складки, возникают разломы, поднимаются горы, цепочки островов присоединяются к материкам.
Горообразование происходит там, где сталкиваются литосферные плиты, имеющие одинаковую континентальную кору. При столкновении подвижной и в настоящее время Индо-Автралийской плиты с Евразийской образовались Гималаи. Так когда-то образовался пояс Уральских гор.
Количество литосферных плит не остаётся постоянным. Они не только соединяются, но и разделяются на части новыми рифтами, которые образуются как на дне океана, так и на материках. Например, рифт Красного моря, разделяющий Аравийский полуостров и Африку, которые медленно удаляются друг от друга.
Расположение, размеры и конфигурация материков и океанов в далёком прошлом были иными и изменятся в далёком будущем. Так, в палеозое Австралия, Южная Америка, Африка и Антарктида составляли один материк - Гондвану. В северном полушарии предположительно существовал единый материк Лавразия, а до этого существовал единый материк Пангея и гигантский планетарный океан Панталасса, а до них существовали отдельные мелкие материки и более мелкие океаны ( об этом подробно я расскажу вам чуть позднее, когда опубликую весьма интересный с планетологической и палеонтологической точек зрения материал; материал, весьма будоражущий, по крайней мере, моё воображение
). Кхе-кхе...Так на чём это мы остановились?
Ах да...
Одновременно с медленными горизонтальными движениями литосферы постоянно происходят как медленные, так и быстрые вертикальные движения. Они сопровождают столкновение плит, внедрение в кору магмы, изменение плотности горных пород при их метаморфизации. Имеет значение увеличение и уменьшение нагрузки на поверхность литосферы, которое происходит, например, при образовании и таянии ледников. Известно, например, что вследствие освобождения Скандинавского полуострова от ледника 10-12 тыс лет назад он до сих пор испытывает медленное поднятие.
ЭНДОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ: ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ
Толчки и колебания земной поверхности, вызванные разрывами и смещениями в литосфере, называются землетрясениями. Место смещения - очаг землетрясения. Он находится обычно на глубине нескольких десятков километров от поверхности. Распространяющиеся от него во все стороны сейсмические волны и вызывают землетрясение. Наибольшей силы они достигают непосредственно под очагом - в эпицентре землетрясения.
Количество землетрясений на Земле, улавливаемых приборами, достигает нескольких миллионов в год, из них 18-20 бывают разрушительными. Во время сильных землетрясений образуются трещины, уступы, оползни, изгибы слоёв земной коры. Наносится существенный ущерб ноосфере.
Сила землетрясения по степени вызванного им разрушения или по количеству выделившейся энергии измеряется в баллах по шкале Рихтера ( от 1 до 12 ).
Большинство землетрясений приурочено к окраинам литосферных плит, к местам их столкновения. Пояс сильных, часто возникающих землетрясений окружает Тихий океан. Другой высокосейсмичный пояс тянется от Атлантического океана через Центральную Азию до Тихого. Сейсмический активный пояс проходит через Восточную Африку, Красное море, Памир, Тянь-Шань, котловину Байкала, Становой хребет. Сейсмически активны срединно-океанические хребты.
Возникновению землетрясений может также способствовать деятельность человечества. Люди перемещают колоссальные объёмы горных пород, создают огромные водохранилища, строят гигантские города, тем самым изменяя нагрузку на литосферу.
ЭНДОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ: ВУЛКАНИЗМ
Совокупность процессов и явлений, вызванных внедрением магмы в земную кору и излиянием её на поверхность, называется вулканизмом. Излившуюся на поверхность магму называют лавой. Вместе с лавой приизвержении выделяются различные газы ( в основном парникового направления, а также пары оксида водорода ), выбрасываются твёрдые продукты извержения ( пепел, вулканические бомбы массой до нескольких тонн ).
Классические вулканы имеют магматический очаг и канал или трещины, по которым поднимается магма. При извержении по трещинам лава растекается, и, застывая, образует лавовые покровы. В настоящее время такие извержения наблюдаются только на дне океана и на острове Исландия. В прошлом мощные базальтовые покровы образовывались в Сибири, на полуострове Индостан, в Южной и Северной Америке, в Южной Африке, в Австралии, в Антарктиде.
При извержении по центральному каналу около его выхода на поверхность возникает гора из продуктов извержения - конус вулкана. Он может иметь форму щита, купола или конуса, обычно с воронкой ( кратером ) на вершине. Самые высокие вулканы - конусовидные, слоистые, извергающиеся многократно. Действиующими считаются вулканы, извергавшиеся в историческое время. Их около 600. Но активность могут проявить и вулканы, считавшиеся потухшими. Примеры - Везувий, Безымянный. При этом их извержения тем сильнее, чем дольше был период их покоя.
На Земле существуют также и неклассические вулканы - супервулканы, обладающие при извержении колоссальной мощью и не имеющие аналогов на планетах земной группы.
Вулканизм, как и землетрясения, в основном связан с поясами высокой активности, со срединно-океаническими хребтами, с границами плит. Особо выделяется Тихоокеанский вулканический пояс, в котором находится 2/3 всех действующих вулканов Земли. Вулканизм очень развит на дне океана. Большинство подводных гор вулканического происхождения. В областях современной и недавно прекратившейся вулканической деятельности возникают горячие, часто сильно минерализованные источники, а том числе и фонтанирующие гейзеры.
ЭКЗОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ: ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ
К внешним процессам, совершающимся на земной поверхности или на небольшой глубине, относятся выветривания, деятельность ветра, воздействие воды в жидком и твёрдом состояниях.
ЭКЗОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ: ВЫВЕТРИВАНИЕ
Совокупность естественных процессов, приводящих к разрушению горных пород, называется выветриванием. Различают выветривание физическое и химическое. Физическое выветривание - результат неодинакового расширения и сжатия частиц породы при суточных и сезонных колебаниях температуры. Вода, поступающая в образовавшиеся при этом трещины, замерзая и оттаивая, ещё больше расширяет их. Так образуются развалины на месте выступов горных пород, осыпи, каменные реки. Химическое выветривание тоже происходит при участии воды и растворённых в ней соединений. Важнейшую роль играют организмы, продукты жизнедеятельности которых влияют на состав и растворяющие свойства воды.
Большой разрушительной силой обладает корневая система растений.
Без разрушающей деятельности выветривания снос и перемещениепродуктов разрушения были бы ограниченными. При отсутствии сноса под слоем накопившегося материала выветривание прекратилось бы.
ЭКЗОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ: ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ВЕТРА
Ветер, переносящий рыхлые отложения, способен создавать различные формы рельефа: котловины выдувания, песчаные гряды, холмы, в том числе и серповидные - барханы. Деятельность ветра особенно заметна в формировании рельефа песчаных пустынь и полупустынь, а также песчаных побережий морей, озёр, больших равнинных рек. В каменистых пустынях ветер с помощью частиц песка обтачивает выступы твёрдых пород, создавая причудливые фигуры и даже целые эоловые города.
ЭКЗОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ: ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ВОДЫ
Роль воды в формировании рельефа Земли огромна.
Подземные воды, находящиеся в порах, трещинах и пустотах горных пород, могут вымывать мелкие нерастворимые частицы и выносить растворённые вещества из таких пород, как известняк, соль, гипс. В результате образуются обширные понижения на поверхности, воронки, колодцы, пещеры. Это карстовые формы рельефа. С подземными водами связано образование оползней. Они возникают на склонах речных долин, оврагов, на берегах озёр и морей под действием силы тяжести. Их образованию способствует чередование водопроницаемых и водоупорных слоёв и их наклон в сторону склона.
Поверхностные воды создают эрозийные ( размывы ) и аккумулятивные ( накопления отложений ) формы рельефа. Образование этих форм происходит одновременно: если в одном месте размыв, в другом должно быть отложение.
Овраг - линейно вытянутая рытвина с крутыми, незадернованными склонами. Она растёт вверх за счёт размыва уступа в её вершине временными потоками ливневых и талых вод. Овраги могут расти очень быстро ( до нескольких метров в год ) и при этом ветвятся. Продукты рамыва образуют в устье оврага конус выноса. Чем длиннее и разветвлённее становится овраг, тем ниже уступ на его вершине, тем меньше воды стекает в каждое ответвление и тем медленне он растёт. Со временем склоны оврага выполаживаются и зарастают. Овраг превращается в балку. Овраги расчленяют поверхность, конусы выноса заносят луга, огороды, улицы. Бороться с оврагами трудно. Склоны их укрепляют, засаживают кустарниками, строят плотины для образования прудов.
Речная долина - линейно вытянутое углубление, на дне которого есть постоянный водный поток ( река ). Все долины имеют склоны и дно. У быстрых горных рек долины узкие, медленные, равнинные реки текут в широких долинах. Самая низкая часть долины, занятая рекой, называется руслом. Та её часть, которая заливается водой только в половодье, называется поймой, а долина с поймой - пойменной долиной. После спада воды на пойме остаются речные отложения - аллювий. Русло равнинных рек извивается по дну пойменной долины. Речные извилины называются меандрами. Нередко река спрямляет русло, оставляя в стороне старицу - часть бывшего русла, которое становится озером.
А теперь о речных террасах. Склоны долины часто бывают ступенчатыми. У горных рек это обычно связано с чередованием слоёв разной твёрдости. У равнинных рек ступени на склонах - это площадки с уступом. Речные террасы - результат врезания реки. Каждая терраса была когда-то дном долины, в которое врезалась река. Об этом свидетельствуют речные отложения, покрывающие террасы или полностью слагающие их. Самая верхняя терраса - самая старая. Врезание реки в образование террас может быть вызвано поднятием местности, по которой река течёт, опусканием уровня водоёма, в который она впадает, изменением количества воды в реке. В устье реки из приносимого ею материала обычно образуется дельта.
ЭКЗОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ: ЛЁД
Движущийся лёд, воздействуя на подстилающую его поверхность, изменяет её. Он сглаживает неровности рельефа, расширяет речные долины. Вмёрзшие в него обломки твёрдых пород оставляют шрамы и царапины, по которым можно определить направление движения даже давно стаявших ледников. На склонах гор ледники создают углубления, похожие на кресла - ледниковые цирки. Несколько таких цирков, образовавшихся на разных склонах одной горы, разрастаясь и сливаясь, придают вершинам пикообразную форму. На месте таяния ледника на поверхности остаётся вмёрзший в него материал. Эти несортированные отложения, состоящие из глины, песка, валунов разной величины, называются мореной. Если края ледника долго задерживаются на одном месте, образуются конечно-моренные валы или гряды. При общем таянии медленно отступающего или неподвижного ледника на подстилающую поверхность проектируется весь содержащийся в нём материал и возникают обширные моренные равнины, преимущественно холмистые. Крупные потоки, вытекающие из-под ледника, образуют широкие долины стока талых вод. Множество потоков талых вод, разгружаясь у края ледника, создают песчаные равнины, называемые зандровыми.
На территориях, неоднократно подвергавшихся оледенениям, рельеф последующих оледенений накладывается на созданный предыдущими, и общий его зарактер сильно усложняется. Примером может служить рельеф Восточно-Европейской равнины, испытавшей в четвертичном периоде 4 оледенения.
ЛИТОСФЕРА И РЕЛЬЕФ: ГОРЫ И РАВНИНЫ
Горы - обширные участки суши или дна океана, значительно приподнятые и сильно расчленённые. Гора - одиночное поднятие с вершиной ( острой, округлой, плоской ), имеющей относительную высоту более 200 м. Большинство таких гор вулканического происхождения. В отличие от горы холм имеет меньшую относительную высоту и более пологие склоны, постепенно переходящие в равнину.
Горные хребты - линейно вытянутые поднятия с чётко выраженными склонами и гребнем. Гребневая часть хребта обычно очень неровная, с вершинами и перевалами ( седловинами, горными проходами ). Хребты соединяются и пересекаются, образуя горные цепи и горные узлы - наиболее высокие и сложные участки гор. Сочетания горных хребтов, часто сильно разрушенных, межгорных котловин и выровненных возвышенных участков образуют нагорья. По абсолютной высоте различают горы высокие ( выше 2000 м ), средневысотные ( от 800 до 2000 м ) и низкие ( не выше 800 м ). Наибольшей высоты достигает вершина Гималаев Джомолунгма ( 8848 м ).
Горы образуются при одновременном действии внутренних и внешних процессов, но при явном преобладании первых. В зависимости от условий образования в строении гор могут преобладать складки или сместившиеся друг относительно друга глыбы. Большинство гор на материках складчато-глыбовые. Образующие их глыбыимеют складчатое строение. На дне океана большинство гор вулканические. Складчатые горы формируются там, где происходит прогибание земной коры, накопление осадков, а затем сжатие и общее поднятие. При этом наблюдается метаморфизация пород, внедрение магмы.
ВНешние процессы расчленяют и разрушают поднимающиеся горы, причём тем интенсивнее, чем быстрее и выше они поднимаются. На месте складчатых гор со временем образуется равнина, сложенная смятыми в складки и разбитыми на блоки метаморфическими и магматическими породами. Такая равнина может неоднократно надолго опускаться под уровень моря и снова подниматься, становясь сушей. В этом случае поверх складчатого основания ( фундамента ) оказываются почти горизонтально залегающие слои осадочных пород - осадочный чехол. Так образуются платформы.
Платформы - наиболее устойчивые участки земной коры, сформировавшиеся на месте складчатых гор, возникших в подвижных областях литосферы. Как правило, платформы имеют двухъярусное строение: складчатое основание покрыто осадочным чехлом. Такие участки называются платформенными плитами ( Русская плита ). Участки платформы без осадочного чехла - щиты ( Балтийский, Канадский ).
В зависимости от времени образования фундамента ( времени складчатости ) платформы делят на древние и молодые.
Древние платформы имеют докембрийский фундамент ( Восточно-Европейская, Сибирская, Китайская, Индийская, Австралийская, Африканская, Северо-Американская, Восточно-Антарктическая, Южно-Американская ). Они составляют ядра материков.
Молодные платформы имеют фундамент палеозойского и мезозойского возраста и расположены по периферии древних платформ или между ними ( Западно-Сибирская ).
Фундамент платформ расчленён разломами на глыбы и блоки. При медленных колебательных движениях блоков пласты осадочного чехла нагибаются, образуя типичные для платформ положительные и отрицательные структуры ( поднятия и прогибы ), занимающие площадь в тысячи квадратных километров.
На платформах возможны и горообразовательные движения ( активизация платформ ), в результате которых поднимаются возрождённые горы. Смять в складки фундамент нельзя, но блоки, составляющие фундамент древней платформы, по разломам могут смещаться относительно друг друга на значительную высоту. Горообразованию подвержены как уже давно сформировавшиеся платформы, так и относительно подвижные, с ещё не разрушившимися горами. В этом случае происходит омоложение гор. Возрождённые и омоложённые горы имеют глыбово-складчатую структуру. Занимаемая ими площадь больше площади, занятой молодыми складчатыми горами. Причиной активизации платформ может быть продолжающийся напор столкнувшихся литосферных плит. Процесс этот наблюдается последние 10-20 млн лет в Центральной и Восточной Азии. Так образовались Тянь-Шань и плоскогорья Тибета.
В рельефе гор, несмотря на интенсивное разрушение, всегда проявляется их структура ( складчатая, складчато-глыбовая ). От неё часто зависит направление хребтов, их форма и взаимное расположение. Для рельефа возрождённых и омоложённых гор характерны высоко поднятые плоские участки - поверхности выравнивания. Формы рельефа, создаваемые внешними процессами, накладываются на структуру гор, вызывая их расчленение и понижение. Создаваемые ими формы рельефа зависят от положения гор на той или иной широте, от климата.
Общая закономерность изменения рельефа с высотой - его высотная поясность. Чем выше, тем интенсивнее в горах выветривание. Вершины гор, поднимающиеся выше снеговой линии, несут на себе ледники. Ниже спускаются ледниковые языки, питающие бурные горные потоки. Потоки расчленяют склоны глубокими долинами, перемещают вниз наносы. У подножия наносы и осыпающийся со склонов материал склеиваются, сглаживая перегибы склонов, создавая предгорные равнины.
Равнины - участки поверхности с малыми различиями высот. Равнины, имеющие абмолютную высоту не более 200 м, называются низменными или низменностями ( Западно-Сибирская ), не более 500 м - возвышенными ( Восточно-Европейская ), выше 500 м - нагорными или плоскогорьями ( Среднесибирское ). На материках большинство равнин ( 64% ) сформировались на платформах и сложены пластами осадочного чехла ( пластовые равнины ). Равнины, возникшие вследствие сноса продуктов разрушения ( денудации ) с оставшегося основая гор ( цоколя ), называются денудационными, или цокольными. Там, где материал накапливается ( аккумулируется ), выравнивая поверхность, образуются аккумулятивные равнины. В зависимости от происхождения равнины бывают морскими, озёрными, речными, ледниковыми, вулканическими.
Экзогенный рельеф равнин зависит от их географического положения, от истории формирования. Так, на равнинах, подвергшихся материковому оледенению, выделяется рельеф областей питания ледника, его растекания, таяния и стока талых вод. Особый рельеф имеют равнины тундры, равнины песчаных пустынь.
На дне океана равнины занимают значительно меньшую площадь, чем считалось до того. Предполагалось, что за миллионы лет существования океана его дно должно быть выровнено тысячеметровой толщей осадков, но в действительности на дне океана кроме хребтов есть множество одиночных гор и холмов.
Глубоководные ( абиссальные ) равнины холмистые, волнистые, реже плоские. Значительные толщи осадков накапливаются у подножия материкового склона, образуя наклонные равнины. Равнинный рельеф имеет и шельф ( подводная окраина материка ). Обычно он представляет собой окраину платформы, оказавшейся под уровнем моря. На шельфе встречаются формы рельефа, возникшие на суше: русла рек, формы ледникового рельефа.
Роль внутренних и внешних процессов в формировании рельефа земной поверхности одинаково важна. Если первые создают наиболее крупные неровности поверхности, то вторые способствуют их выполаживанию. Соотношение внутренних и внешних процессов в разных местах на Земле различно и со временм изменяется, поэтому рельеф поверхности литосферы так разнообразен и изменчив.