Тектоническое строение земной коры: платформы и складчатые области

Тектоника — наука о строении, движениях земной коры в связи с геологическим развитием Земли в целом. В пределах материков выделяют крупные тектонические структуры, которые отчетливо выражены в современном рельефе, — платформы и складчатые области. Строение земной коры, ее основные тектонические структуры, их типы и возраст, этапы горообразования, а также современные тектонические явления отражаются на тектонических картах.

Платформы и их строение. Платформа — это крупный, относительно устойчивый и тектонически спокойный участок земной коры, имеющий двухъярусное строение. Нижний ярус платформы — кристаллический фундамент, верх ний — осадочный чехол (рис. 5).

 Рис. 5 Строение платформы

Кристаллический фундамент — древнее основание платформы, сложенное магматическими и метаморфическими породами. Осадочный чехол — верхний ярус платформы, сложен обычно более молодыми осадочными горными породами. Средняя мощность чехла на платформе составляет 5—6 км, максимальная достигает более 10 км (Прикаспийская низменность).

 Платформы — это основные элементы тектонической структуры материков. Платформы характеризуются равнинным рельефом. Для них характерны отсутствие или редкие проявления вулканической деятельности, очень слабая сейсмичность.

В пределах платформ выделяют плиты и щиты. Платформенные плиты — крупные (сотни и даже тысячи километров в поперечнике) части платформы, перекрытые осадочным чехлом. Плиты занимают основную площадь древних и молодых платформ, для них характерен мощный сформировавшийся чехол (например, Северо-Американская и Восточно-Европейская плиты). В рельефе платформенным плитам соответ ствуют равнины.

Щиты — это участки платформ, на которых кристаллический фундамент выходит на поверхность Земли, обнажается. Это части древних платформ, которые в течение длительного геологического времени поднимались, подвергаясь разрушению. Примерами таких образований являются Балтийский (равнины Скандинавии), Украинский (Подольская возвышенность) щиты в пределах Восточно-Европейской платформы, Канадский щит (Лаврентийская возвышенность) на СевероАмериканской платформе.

В пределах щитов выявлены крупные месторождения  рудных полезных ископаемых: золота, марганцевых, урановых и железных руд, алмазов. С осадочным чехлом в пределах плит связаны месторождения осадочных полезных ископаемых: нефти, природного газа, каменного угля, калийных солей и др.

По времени образования кристаллического фундамента платформы делятся на древние и молодые. Древние платформы занимают до 40 % площади материков.

Древние платформы подразделяются на 3 типа: лавразийский, гондванский и переходный. К первому типу относятся Северо-Американская, Восточно-Европейская и Сибирская платформы, образованные в результате распада суперконтинента Лавразия. Они преимущественно погружаются, и для них характерны шельфовые моря. Ко второму типу относятся Южно-Американская, Африкано-Аравийская, Индийская, Австралийская и Антарктическая платформы, бывшие в составе Гондваны. В них поднятия преобладают над погружениями, в результате чего осадочный чехол еще не сформировался и распространен ограниченно. К третьему переходному типу относится Китайская платформа, разделенная на отдельные блоки и отличающаяся молодостью, неустойчивостью и повышенной сей смичностью.

К древним платформам примыкают молодые: Западно-Сибирская, Патагонская, Туранская платформы. Фундамент их образован на более поздних стадиях развития земной коры и имеет складчатое строение. Он сложен в основном осадочно-вулканическими породами. Молодые платформы занимают лишь 5 %  всей площади континентов. 

Складчатые области. Кроме платформ, в пределах материков выделяют также складчатые области — отдельные крупные части складчатых поясов, тектонические подвижные участки земной коры, в пределах которых слои горных пород смяты в складки. Они отличаются интенсивными тектоническими поднятиями и опусканиями, формированием магматических отложений при извержении вулканов и накоплением осадочных пород в понижениях. Протяженность складчатых областей составляет  тысячи километров. Образование большей части складчатых областей является закономерным этапом развития подвижных зон земной коры.

Процесс формирования складчатых областей начинается с погружения (прогибания) земной коры. Погружение сопровождается накоплением в прогибе мощных осадочных отложений. Далее процессы погружения сменяются поднятием. Осадочные породы сжимаются и сминаются в складки, а по образующимся трещинам в них внедряется и застывает магма. Формируются складчатые области. В рельефе они выражены горами. Образование складок происходило на разных геологических этапах развития земной коры, поэтому горы имеют разный возраст. Горы, в свою очередь, постепенно разрушаются. На месте складчатых областей со временем формируются более устойчивые тектонические структуры — платформы.

Современный рельеф планеты формировался в течение длительного времени под воздействием внутренних и внешних сил и продолжает формироваться в наше время (рис. 6).

Рис. 6. Воздействие внешних и внутренних сил на рельеф Земли

Внутренние силы, действующие в недрах Земли (горообразовательные движения, деятельность вулканов, землетрясений), играют главную роль при образовании крупных форм рельефа. Внешние силы вызывают процессы, происходящие на поверхности Земли (выветривание, эрозия, деятельность ледников и др.). Рельеф воздействует на формирование климата, характер течения рек, распространение животных и растений, условия жизни людей. Рельеф является той основой, на которой живет и занимается хозяйственной деятельностью человек.

Список литературы

1. География 8 класс. Учебное пособие для 8 класса учреждений общего среднего образования с русским языком обучения /Под редакцией профессора П. С. Лопуха — Минск «Народная асвета» 2014

Тектоническое строение земной коры. Повторяем тему «Внутреннее строение Земли»

1. Тектоническое строение земной коры Повторяем тему «Внутреннее строение Земли»

Геосферы
ядро
мантия
тектоносфера
астеносфера
литосфера
Земная кора
Линия
Мохоровичича
Линия
Гутенберга
Ядро Земли
Состав – Fe, NI
30% массы Земли, 15% объема Земли
tͦ до 5000-6000 ͦС
Внешнее:
Внутреннее:
От 2800 до 5100 км
5100-6371 км
Вещество расплавленное
магнитное поле Земли
Традиционно, конец магнита, указывающий
направление на север называется северным полюсом
магнита, а противоположный конец — южным.
Известно, что одинаковые полюса отталкиваются, а
не притягиваются. Из этого следует, что северный
магнитный полюс на самом деле физически является
южным.
Земная кора
материковая
30-75 км
Осадочный
Гранитный
базальтовый
O (46%), Si (29%), Al (8%), Fe (5%)
Тип
океаническая
мощность
5-10 км
слои
Осадочный
Базальтовый
Теория дрейфа континентов
спрединг
А. Вегенер
Гондвана
Лавразия
плюм
Тетис
Пангея
субдукция
рифтинг
литосферные плиты
коллизия
Литосферные плиты
Мегаплиты
Мезоплиты
Евразийская
Африканская
Тихоокеанская
Северо-Американская
Южно-Американская
Индо-Австралийская
Антарктическая
Кокосовая
Карибская
Скотия
Сомалийская
Филиппинская
Каролинская
Аравийская
Индостанская
Наска
Пангея
(180 — 200 млн лет назад)
Лавразия
Северная Америка
Евразия (большая часть)
Гондвана
Австралия
Антарктида
Южная Америка
Африка
Индостан
Аравийский п-ов
Границы литосферных плит
Дивергентные – конвергентные — трансформные
Дивергентные границы литосферных плит
(расхождение)
Спрединг
срединно-океанические хребты, рифты
Континентальный рифтогенез
Конвергентные границы литосферных плит
Континентальная плита + континентальная плита
коллизия
Континентальная плита + океаническая плита
субдукция
Океаническая плита + океаническая плита
Трансформные границы литосферных плит
Движение вдоль разломов – трансформные разломы
Плюм
Мантийные плюмы –
«горячие точки», траппы
Канарские о-ва, о-ва Зеленого мыса, о-ва Реюньон, Кергелен,
Коморские, Гавайские, Галапагос, Хуан-Фернандес
Геохронологическая шкала
(расположите периоды и эры в хронологическом порядке)
1)Палеозой
2)Мезозой
3)Архей
4)Протерозой
5)Кайнозой
1) Ордовик
2) Кембрий
3) Карбон
4) Неоген
5) Мел
6) Палеоген
7) Силур
8) Юра
9) Антропоген
10)Девон
11)Пермь
12)Триас
ЭОНЫ
Фанерозой
(время
жизни)
PZ+MZ+KZ
540-570 млн
лет
Криптозой
PR+AR
Тектонические структуры
Платформы
Древние платформы делятся на 3 типа:
(фудамент докембрийского возраста)
Лавразийский — Северо-Американская, Восточно-Европейская, Сибирская
Гондванский — Южно-Американская, Африкано-Аравийская, Индостанская, Австралийская,
Антарктическая
Переходный — Сино-Корейская (Китайско-Корейская), Южно-Китайская
Молодые платформы:
(фундамент сформирован в фанерозое)
Западно-Сибирская, Западно-Европейская, Восточно-Австралийская,
Патагонская
Щиты
Канадский (Лаврентийский), Украинский, Алданский, Балтийский, Гвианский,
Анабарский, Западно-Австралийский массив, Индийский, Южно-Африканский,
Аравийский, Центрально-Африканский,
Складчатые пояса
Тихоокеанский («Тихоокеанское огненное кольцо»), Альпийско-Гималайский
(Средиземноморский), Урало-Монгольский (Урало-Охотский), СевероАтлантический, Арктический
Складчатые пояса Земли

Тектоническая эволюция и строение земной коры Тянь-Шаня

Аннотация

Центрально-Aзиатский Орогенный Пояс (ЦАОП) является одним из крупнейших орогенов Земли, и его эволюция обсуждается в многочисленных дебатах. Ороген имеет долгую аккреционную историю,  насчитывающую несколько сотен миллионов лет, начиная с позднего мезопротерозоя и заканчивая коллизией между Сибирью, Таримом и Казахстаном в поздней Перми — раннем Триасе. Ороген состоит  из нескольких различных сегментов, среди которых Тянь-Шань является одним из основных поясов и покрывает обширную территорию большинства стран Центральной и Восточной Азии. Понимание геодинамической эволюции этого огромного орогена затруднено из-за существования различных научных подходов, логических трудностей, неравномерного распределения высококачественных полевых и лабораторных данных, и языкового барьера.

Полевой экскурсионный тур и семинары в Тянь-Шане являются важным шагом в понимании различных мнений и интерпретаций Тянь-Шаньского орогена, что несомненно приведет к прогрессивному сотрудничеству между учеными Центрально-Азиатских стран, Китая, России, Европы и других стран.

Тянь-Шань, является отличным природным полигоном для многочисленных тектонических интерпретаций и гипотез. Здесь можно попытаться выяснить природу, динамику, происхождение и эволюцию литосферы, что может создать предпосылки для международных мультидисциплинарных геофизических проектов, а также провести исследования не только в области геохимии, петрологии и структурной геологии, но и другие интегрированные исследования с целью понимания эволюции и геологического строения земной коры Тянь-Шаня.

Полевые экскурсии

В процессе полевых геологических экскурсий мы ознакомимся с литологическими и структурно-тектоническими комплексами Тянь-Шаня. По маршруту экскурсии мы увидим геологические обнажения, характеризующие следующие геологические комплексы:

• Характерные комплексы кристаллического фундамента;
• Протерозойско-нижнепалеозойские (PR-PZ) комплексы континентального геологического мегаэтапа;
• Верхнепротерозойско-нижнепалеозойские (PR-PZ) палеоокеанические комплексы Северного и Срединного Тянь-Шаня;
• Верхнепалеозойские (PZ₃) комплексы активных континентальных окраин и осадочных бассейнов Кыргызско-Казахского палеоконтинента;
• Палеозойские (PZ) комплексы Южного Тянь-Шаня;
• Мезозой-кайнозойские (Mz-Cz) внутриконтинентальные и орогенические комплексы и неотектоника;

«…Современный рельеф Тянь-Шаня сформирован в результате неотектонических движений. В его формировании принимали участие эндогенные и экзогенные процессы. Эти же агенты привели к разрушению древней денудационной поверхности, которая формировалась с позднего палеозоя по олигоцен, включительно. Неотектонические движения проявлялись циклично: их интенсификация сменялась относительно спокойными тектоническими режимами – уменьшением их интенсивности. В рельефе эта смена «спокойных» и интенсивных тектонических движений привела к формированию ярусности рельефа горной страны – «стратификации» рельефа. В пределах одного яруса рельефа имеется несколько эрозионно-денудационных ступеней…»

Программа и маршрут экскурсионного тура

Маршрут полевого экскурсионного тура запланирован таким образом, что он проходит в восточной и южной частях Кыргызстана, с удобно построенной логистикой, вдоль основных и высокогорных автодорог, некоторые из автодорог используются туристами для путешествий. В данной экскурсии, маршрут проложен вдоль автотрассы Бишкек-Торугарт, а также на восток к озеру Иссык-Куль и почти полностью пересекает все основные структурно-геологические комплексы Тянь-Шаня (Карта маршрута). Во время маршрута будет показан весь геологический разрез, включая нижне-докембрийское кристаллическое основание, комплексы чехла и рифтогенеза верхнего протерозоя – нижнего палеозоя Северо-Тяньшаньского палеоконтинентального блока, комплексы океанического дна и островных дуг, связанные с Ишим–Нарынскими палеоокеаническими структурами.

В местах геологических наблюдений, будут показаны рифтогенные разрезы верхнего протерозоя и комплексы пассивных континентальных окраин палеозоя Срединного Тянь-Шаня. В Южном Тянь-Шане маршруты охватывают палеозойские офиолиты Туркестанского палеоокеана и карбонатную платформу Алайско-Уланского палеоконтинентального блока. Будут продемонстрированы места проявления магматизма, горячих точек палеогена и выходы орогенических комплексов, связанных с новейшими горообразовательными процессами.

Также, во время экспедиции, будут показаны современные морфоструктурные элементы, которые участвуют в строении межгорных впадин и горных хребтов. Во время маршрута будут продемонстрированы, результаты сейсмических событий и характеризующие их морфоструктуры выраженные в современном рельефе. Будут показаны современные ландшафты как результат тектонических процессов.

Экспедиция рассчитана на 14 дней. Во время полевых экскурсий планируется три полевых  семинара. Во время полевых наблюдений, предоставляется полевой обед, а также чай или кофе. Вечером ужин в ресторане с национальной кухней. Ночёвка в гостинице.

День 1. Прибытие в Бишкек

Встреча в аэропорту Бишкека. Размещение в гостинице. Брифинг и презентация экспедиции. Обсуждение деталей, подготовка к отъезду.

Презентация 

День 2. Переезд в Чон-Кемин

Утром отъезд в экспедицию. Экскурсия южнее города Бишкек. Изучение неотектонических структур в предгорьях Кыргызского хребта, место наблюдения 1. Далее, маршрут экспедиции направлен на восток в горнорудный посёлок Ак-Тюз. Здесь в двух точках наблюдения, в районе места наблюдения 2, исследования кристаллического фундамента Тянь-Шаня. В точке наблюдения 2.1. изучение эклогитов Заилийского хребта. Место наблюдения 2.2. изучение магматического офиолитового комплекса. Переход к месту наблюдения 3. Гора Кок-Тоо. Налегание нижнего ордовика (O₁) на докембрийские граниты. Ночёвка в полевом палаточном лагере в пойме реки Чон-Кемин.

День 3. Маршрут из Чон-Кемина в село Кочкор.

Маршрут к ручью Чолок. Место наблюдения 4. Изучение кембрийских островных дуг вулканических формаций, геологической толщи Чолок. Остороводужный комплекс. Базальты. Далее переезд к устью реки Чон-Кемин, которая впадает в реку Чу к месту наблюдения 5. Изучение метаморфического комплекса. Мигматитовый комплекс кристаллического фундамента Тянь-Шаня. Переезд к месту наблюдения 6. Боомское ущелье. Мел – палеогеновые (K-P) внутриплитные базальты. Изучение типичного разреза мел-палеогеновых (K-P) базальтов  в левом борту Боомского ущелья вблизи устья реки Сулутерек.  Далее маршрут экспедиции продолжается по Боомскому ущелью на восток к месту наблюдения 7. Здесь изучение Тогузбулакского тектонического разлома. Бозбармакская антиклиналь. Затем переезд в живописную каменистую пустыню Ак-Олонг. Здесь в месте наблюдения 8 изучение сиенитов пермского периода (Р). Маршрут продолжается в сторону села Кочкор к месту наблюдения 9. Изучение Катархейского генезиса кочкорского комплекса. Прибытие в Кочкор. Размещение в гостевом доме.

День 4. Маршрут Кочкор — долина реки Толок

Маршрут проходит восточнее высокогорного озера Сон-Куль. По пути, будут проходить экскурсии к геологическим объектам. Изучение места наблюдения 10. Докембрийские рифтовые и шельфовые комплексы горных пород. Рифей Северного Тянь-Шаня. Место наблюдения находится в долине реки Кара-Коджур, в 20 км от трассы Кочкор  Нарын, Изучения геологических образований. Геологические формации бассейна реки Кара-Куджур представляют интерес во многих отношениях. Докембрийские рифтовые и шельфовые комплексы, представлены наиболее полными геологическими разрезами. Далее экскурсия в бассейн реки Тюлек. Изучение места наблюдения 11. Офиолиты Нижнего палеозоя. Серпентинитовый меланж. Ночёвка в полевом палаточном лагере, в долине реки Толок.

День 5. Река Толок – Нарын.

Утром, путь продолжится в город Нарын. По пути, маршрут экспедиции приводит в долину реки Сарыбулак. Здесь на месте наблюдения 12, изучение девонских (D) гранитов. Далее пешая экскурсия к месту наблюдения 13. Долина реки Сарыбулак. Кембрийские граниты. Далее маршрут продолжается к месту наблюдения 14. Перевал Долон. Стратиграфические соотношения кембрий-ордовикских отложений.  Затем маршрут продолжается в сторону Нарына, где по пути экскурсия к месту наблюдения 15. Изучение «Линии Николаева». Прибытие в город Нарын. Размещение в гостинице Нарына.

День 6. Геологические экскурсии в районе города Нарын

Поездка в район слияния Большого Нарына и Малого Нарына. Место наблюдения 17. Устье Малого Нарына. Протерозойские порфироиды и тиллоиды. Далее экскурсия в районе города Нарын к месту наблюдения 16. Изучение активных разломов участка «Нарын». Вечером семинар. Ночёвка в гостинице города Нарын.

День 7. Маршрут Нарын — Ат-Баши — Баетово — Казарман

Утром выезд из Нарына в сторону высокогорного села Ат-Баши на юго-запад вдоль одноименной долины. По пути наблюдаются неотектонические морфоструктурные образования образующие современный рельеф. Место наблюдения 18. Изучение Аккреционного комплекса Южного Тянь-Шаня. Далее переезд к месту наблюдения 19. Изучение Офиолитового меланжа в районе села Ак-Бейит. По пути в районе Ат-Баши изучение бедлендов. Ночёвка в палаточном лагере в районе перевала.

День 8. Маршрут через перевал хребта Джаман-Тоо — Баетово — Кош-Добо — Казарман

После перевала, маршрут пролегает через бедленды образующие террасы. Подобные террасы, полосой развиты в предгорных адыров Кочкорской, Джумгалской, Алабуга-Нарынской, Атбашинской и др. впадинах на различных высотах. Местами аккумулятивный чехол уничтожен, отчего поверхность террасы становится эрозионной. Из-за интенсивного расчленения среднечетвертичной поверхности руслами постоянных и временных потоков, рельеф имеет типичный холмистый облик. Плоские равнины и шлейфы верхнечетвертичного возраста широко развиты и хорошо сохранились. Всё это свидетельствует о новейших тектонических вертикальных движениях. Во Внутреннем Тянь-Шане, этот морфоструктурный комплекс, сочетается с неравномерно распределёнными возвышенностями предгорного облика, останцами образующие рельеф типа «бедленд». Глубокие речные долины в свою очередь образовали широко развитые цокольные террасы. Типичными районами распространения подобного рельефа являются долины реки Алабуга, Кочкорская и Средне-Нарынская впадины. Размещение в гостевом доме поселка Казарман.

День 9. Казарман-Нарын

После завтрак маршрут экспедиции продолжается в город Нарын. По пути изучение геологических структур в пойме реки Нарын. Изучения контакта мезо-кайназойских и палеозойских геологических слоёв. Место наблюдения 21, остановка на перевале Кара-Коо для южной панорамы бедлендов в районе Баетово. По пути маршрута, по левому берегу реки Нарын, в районе Баетово на обширных северных предгорьях горного хребта Джаман-Тоо, образован шлейф из конусов выноса, а также морфоструктуры сложенные мезо-кайнозойскими комплексами горных пород. Сформированные ландшафты, приуроченные к долине реки Алабуга, являются результатом неотектонических движений с чётко выделенными широкими цокольными террасам. Приезд в Нарын. Размещение в гостинице. Вечером семинар.

День 10. Нарын – Кочкор – Каджи-Сай

Утром, маршрут продолжается обратно в Кочкор и далее в Иссык-Кульскую депрессию. По пути остановки для фото на перевале Долон и на берегу Орто-Токойского водохранилища.  Прибытие в небольшой город Каджи-Сай. Размещение в гостинице на берегу озера Иссык-Куль.

День 11. Экскурсия в окрестностях Каджи-Сая.

Изучение геологических формаций палео озера Иссык-Куль, место наблюдение 22. После обеда свободная программа. Ночёвка в гостинице Каджи-Сая.

12 день. Каджи-Сай – Каракол

По пути  экскурсия в ущелье Джеты-Огуз. Место наблюдения 23. Мезозойский комплекс горных пород. Экскурсия к гидротермоминеральным источникам. Далее, маршрут в город Каракол. Размещение в гостинице города Каракол. Вечером семинар.

День 13. Каракол – Ананьево – Семёновка – Палаточный лагерь

Утром экскурсия к мемориальному комплексу Н.М. Пржевальского. Далее путь в село Ананьево, где изучение Ананьевского обвала. Место наблюдения 22. Из долины р. Чон-Аксу, через перевал Кок-Бель, прослеживаются активные разломы эпицентральной зоны Кеминского землетрясения 1911 года c M=8,2. Разрыв характеризуется различными видами механизмов формирования разломов, совмещающими надвиговые процессы. Полевой семинар. Ночёвка в полевом палаточном лагере в Семёновском ущелье.

День 14. Семёновское ущелье – Григорьевка — Чолпон-Ата – Бишкек

Утром сбор полевого лагеря и переезд к месту наблюдения 23 в районе Григорьевского ущелья. Кунгейский гранитоидный батолит. Одним из крупных гранитоидных батолитов Северного Тянь-Шаня является Кунгейский батолит, расположенный в одноименном хребте и прослеживающийся на протяжении 230 км, при максимальной ширине 15 км. Позднеордовикско-раннесилурийские (O₂-S₁) гранитоиды представлены здесь породами трех фаз внедрения. Возвращение в Бишкек. Размещение в гостинице. Подведение итогов.

§4. Тектоническое строение земной коры

Основные вопросы. 1.
Каковы основные структуры земной
коры?
2. В чем проявляются закономерности
в размещении форм рельефа на Земле?

Платформы. В
пределах материков выделяют крупные
структуры, которые отчетливо выражены
в современном рельефе – платформы и
складчатые области. Платформа
(от
французского «плоская форма»)
– крупная, относительно устойчивая,
выровненная глыба земной коры.
Она,
как правило, состоит из двух ярусов:
нижнего кристаллического фундамента
(либо складчатого основания) и верхнего
слоя осадочного чехла. Мощность
чехла достигает около 5-6 км и более.
Различают также материковые и океанические
платформы

Древние
платформы
имеют фундамент сложенный кристаллическими
породами и составляют ядра материков.
Они являются наиболее устойчивыми
участками земной коры. Молодые платформы
имеют фундамент образованный не только
кристаллическими, но и смятыми в складки
породами. Существует
10 основных древних платформ: Восточно
— Европейская, Северо-Американская, Южно
— Американская, Африкано — Аравийская,
Индийская, Австралийская, Южно –
Китайская, Сибирская, Китайско-Корейская,
Антарктическая. (Изучите
карту «Строение земной коры»).
Существует
два принципиально разных вида земной
коры:
материковый
или океанический. В зависимости от этого
образуются равнины
суши или дна океана.

Плиты и щиты.
Плита
– крупная часть платформы, покрытая
осадочным чехлом с глубиной залегания
фундамента, достигающей 3-5 и более км.
Плитам
соответствуют равнины.
Щит – обширное
поднятие и выход
кристаллического фундамента платформы
на поверхность. Щиты – это часть древних
платформ, которые в течение длительного
геологического времени медленно
поднимались, подвергаясь действию
разрушения.

Щитам соответствуют
обычно возвышенные равнины или невысокие
горы: Балтийский, Анадырский щиты в
Евразии, Канадский в Северной Америке,
Бразильский и Гвианский в Южной Америке.
В районах щитов залегают богатые
месторождения золота, марганцевых,
урановых и железных руд, алмазов. С
платформенным чехлом в пределах щита
связаны месторождения нефти, каменного
угля, калийных солей.

Складчатые
области в
отличие от
платформ –
тектонические
подвижные обширные участки земной коры
в пределах складчатых поясов (древних
либо молодых), вытянутые на сотни и
тысячи километров. Складчатость
– процесс образования складок горных
пород, совпадающий с активностью
тектонических процессов.

Складчатые
области и
горы образуются обычно в местах
столкновения литосферных
плит. Процесс
формирования складчатых областей
начинается с интенсивного прогибания
земной коры. Оно сопровождается
накоплением мощных толщ пород. Затем
происходит образование складок и
разрывов слоев земной коры при общем
поднятии. Завершается процесс образованием
мощных складчатых областей и более
протяжных складчатых поясов. В
рельефе они выражены горами разного
возраста. Горы постепенно в течение
длительного времени разрушаются.

Основными
структурами земной коры являются
платформы и складчатые области (пояса).
В
размещении форм рельефа
существуют
определенные закономерности.
Равнины,
как правило, соответствуют платформам,
а горы — складчатым
областям.

1. Что такое платформа? 2.
Покажите на карте литосферные плиты и
платформы. Что общего вы видите в их
названии и расположении?*3.В чем отличие океанических и континентальных
платформ, рифтов, складчатых областей
и поясов? *4. Какие формы рельефа
соответствуют плитам и щитам? Объясните
причины. **5. Сделайте
сравнительный анализ
карты «Строение земной
коры»
и «Физическая карта мира». Заполните
таблицу, состоящую из граф: древние
платформы и подвижные
участки земной коры,
соответствующие им полезные ископаемые,
основные формы их рельефа, Установите
закономерности размещения форм рельефа
на поверхности Земли.

Насон — История города Вологды

Территория Вологодской области входит в состав Русской платформы и своей северо-западной окраиной, в районе Онежского озера, примыкает к Балтийскому кристаллическому щиту.

Уже одно это показывает, что формирование геологического строения данного участка шло под влиянием общих процессов развития Русской платформы и частично осложнялось близостью жесткого щита. Основные элементы строения земной коры, с выделением щитов и платформ, определились к началу палеозойской эры. Дальнейшая их судьба стояла в зависимости от изменений и движений как самих платформ, так и смежных геосинклиналей.

Однако нельзя забывать о возможности влияния на последующее развитие отдельных участков платформ их древнейших структур. Поэтому прежде всего следует обратить внимание на особенности строения кристаллического докембрийского основания.

Конечно, изучить полностью строение кристаллического основания, скрытого под толщею осадочных пород, мы не можем, но некоторое представление о его особенностях, благодаря применению геофизических методов исследования, можно составить. Например, наблюдая отражение взрывных и радиоволн, мы можем определить глубину залегания горных пород, составляющих основу осадочной толщи. Такого рода наблюдения теперь имеются для многих местностей СССР и результаты их зафиксированы на тектонических картах.

На тектонической карте СССР, составленной в 1951 г. под руководством Н. С. Шатского, можно видеть резкое снижение поверхности кристаллического основания на площади Вологодской области от Онежского озера в направлении на юго-восток. На линии: верховья реки Пежмы (в Верховажском районе) — железнодорожная станция Пундуга—устье реки Уфтюги Кубенской —железнодорожная станция Шексна — город Весьегонск поверхность основания уходит на глубину 2 км¹. Снижение, видимо, продолжается и далее, так как под гор. Вологдой глубина залегания кристаллических пород около 3 км.

Структуру восточного склона Балтийского щита академик А. Д. Архангельский определяет несколько иначе. По его мнению, первоначально этот склон простирался до Тимана, имея южной границей линию гор. Вытегра — гор. Котлас, но с середины каменноугольного периода большая часть этого склона опустилась и выровнялась с кристаллическим основанием Восточно-Русской впадины. В результате граница восточного склона щита сместилась на запад и проходит приблизительно по линии гор. Вытегра—гор. Архангельск².

По этой схеме в пределах склона Балтийского щита лежат северная часть Вытегорского района и северо-западная половина — Андомского. Близость погруженного склона к северной границе Вологодской области все же должна была оказать свое влияние, как обособленный структурный элемент, на дальнейшее изменение строения земной коры в ее пределах. Однако это влияние выступает неясно, а поэтому правильнее будет придерживаться схемы Шатского.

Наклон поверхности кристаллического основания, отраженный на схеме Шатского, мог возникнуть под влиянием различных причин, среди которых могло быть и уменьшение толщины кристаллического основания по направлению склона. Некоторым подтверждением этого предположения можно считать неравномерное распределение силы тяжести на востоке и западе интересующей нас площади. Границей нарушения силы тяжести является волнистая линия, пересекающая область почти по меридиану села Шуйского. К западу от этой линии сила тяжести нормальна, а к востоку повышается. Увеличение силы тяжести в восточном направлении объясняется менее глубоким залеганием на востоке тяжелых, обогащенных металлами масс, слагающих подкоровые недра.

На неглубокое залегание тяжелых подкоровых расплавов указывают базальты, обнаруженные бурением, среди осадочной толщи у Серегова в пределах Коми АССР.

Кроме отмеченного, повышение силы тяжести наблюдается в районе озера Воже.

С особенностями строения недр связан второй показатель неоднородности их состава — магнитометрические данные, позволяющие определить направления магнитных аномалий³. В Вологодской области отрицательные магнитные аномалии наблюдаются довольно часто. Одна пересекает Вытегорский район с северо-востока на юго-запад приблизительно через село Девятины. Вторая, того же направления, проходит в Ковжинском районе несколько восточнее Анненского моста. Третья дугою идет от западного края Белого озера до города Вологды с выгибом на юго-запад. Четвертая, наиболее сильно выраженная, начинаясь севернее Верховажья, направляется на юго-запад. Пятая идет с северо-запада на юго-восток, пересекая реку Сухону несколько выше города Тотьмы. Шестая с верховьев реки Юга уходит на юго-запад за пределы области. Седьмая, северо-западного направления, подходит к южной границе области у реки Вой. Положительные аномалии, сближаясь, группируются с отрицательными в системы или имеют параллельное направление. Одна из них, малозаметная, от села Зубова Шольского района идет дугою на устье реки Мологи с выгибом в сторону Бабаева. Вторая лежит к востоку, но в непосредственной близости от верховажской отрицательной аномалии и параллельна ей. Третья идет западнее южного конца верховажской отрицательной аномалии в направлении на село Шуйское, откуда почти под прямым углом поворачивает на юго-восток. Четвертая, северо-западного направления, пересекает реку Сухону около устья реки Пельшмы.

Некоторые линии магнитных аномалий совпадают с линиями аномалий силы тяжести не только по направлению, но и на местности. Подобное их расположение не может быть случайным и безусловно отражает особенности строения глубоких зон земной коры. Кулойская и Пежемско-Шуйская положительные аномалии в этом отношении заслуживают особого внимания, так как лежат на линии перехода от нормальных показателей силы тяжести к повышенным и вместе с аномалией тяжести составляют естественную границу между восточной и западной частями области, которые резко отличаются различной степенью и различными формами нарушений в залегании осадочных пород.

Видимо, академик А. Д. Архангельский полагал, что магнитные аномалии по направлению соответствуют складчатости протерозойского возраста, так как на схеме простирания докембрийских пород он проводит линии протерозойских складок от устья реки Ваги на Окольную Сухону ⁴. Направление этих линий почти совпадает с системой магнитных аномалий и в общем северо-восточное с отклонением северного конца на север, а южного — на запад. Невольно напрашивается мысль — не соответствует ли эта система складок истинной границе восточного склона Балтийского щита. Если она своим происхождением обязана горообразованию протерозойского возраста, то по своему положению должна быть на окраине геосинклинали. До некоторой степени это подтверждается имеющимися различиями в нарушении напластований между востоком и западом области.

Переходя к знакомству с нарушениями залегания горных пород, мы должны прежде всего обратить внимание на то, что жесткость, как наиболее характерное свойство щитовых участков, проявилась на северо-западной окраине области при формировании котловины Онежского озера. Онегозерская впадина представляет собою провал, возникший на месте разлома Балтийского щита. Академик А. Д. Архангельский в книге «Геологическое строение и геологическая история СССР» пишет: «Действительно, иначе как сбросовыми опусканиями трудно объяснить возникновение замкнутых озерных впадин, достигающих более 100 м на Онежском и более 200 м на Ладожском озерах» ⁵.

На северо-западе можно отметить только одно значительное складчатое нарушение в Андомской горе на берегу Онежского озера. Причины возникновения андомских складок до сих пор не выяснены. По-видимому правильно будет приписать им оползневое происхождение, связанное с онегозерским провалом. На остальной площади северо-западной половины Вологодской области нарушения в залегании осадочных пород очень редки и представляют собою одиночные складки шириною 15—20 м, с углами падения крыльев 5—10°. Резкое нарушение в слоях известняков на ограниченном участке у деревень Ладунино и Васильеве в Кирилловском районе геолог Я. Т. Богачев в сборнике «Череповецкий округ» объясняет провалом кровли пещеры, вымытой током грунтовой воды. По мнению автора, смещение известняков в холмах у Ладунина и Васильева связано с деятельностью ледника,так как эти холмы являются продолжением цепи напорных морен западной части Кирилловского района.

В юго-восточной части области разломов и провалов не установлено. Е. М. Люткевич отмечает только одна вертикальное смещение на 1 м в толще пермских осадков на Малой Северной Двине⁶. Наоборот, внутриплатформенная складчатость на юго-востоке и востоке области — явление обычное. При этом одни складки имеют форму пологих волн шириною до 4 км, ширина других измеряется десятками метров и даже меньше. Малые складки носят поверхностный характер. Смещения в них захватывают только верхние слои на незначительную глубину. Подобное их строение могло возникнуть вследствие сильного сжатия верхних слоев в прогибе между двумя соседними поднятиями.

Смещения в юго-восточной части области не ограничиваются только складками. Довольно обычной формой нарушений по течению реки Сухоны и к юго-востоку от нее являются валообразные поднятия, увенчанные куполами. Одно такое поднятие отмечено в районе села Бобровского, второе — в районе города Тотьмы, третье — в районе устья реки Печенги, четвертое — наиболее крупное — имеет направление от города Солигалича (Костромской области) на верхнее течение реки Кичменги. Наличие данных поднятий было установлено по уровню и глубине залегания нижнего горизонта верхнепермских морских известняков. Преобладающее направление продольных осей складок и поднятий — северо-восточное, то есть приблизительно то же, что и у протерозойских складок, намеченных Архангельским.

Главное поле складчатости и поднятий лежит на юго-восток от полосы протерозойских складок. Это также указывает на большую пластичность земной коры в юго-восточной части области по сравнению с северо-западной и еще раз подтверждает вероятность принадлежности северо-западной половины Вологодской области к восточному склону Балтийского кристаллического щита. Нарушения юго-восточной части произошли в конце палеозоя. Таким образом, пластичность и подвижность кристаллического основания на юго-востоке области затухает позднее, чем на северо-западе.

Конец палеозоя был ознаменован на территории Вологодской области не только поднятиями, но и погружениями значительных площадей. Увеличение мощности напластований и глубины залегания морских известняков казанского яруса (верхней перми) указывает на постепенное падение слоев от Тотьмы на Котлас в сторону главного прогиба.

Второй прогиб поверхности казанских известняков имеет центром Пошехонье-Володарск, Ярославской области, куда направлено падение коренных напластований от города Вологды, от железнодорожной станции Шексна и от города Ярославля.

Смещения земной коры мезозойского времени носят совершенно иной характер, чем палеозойские. Несмотря на то, что южная и юго-восточная части Вологодской области в юрское время испытали сильный прогиб (в который влилось верхнеюрское море) и позднее были подняты, нарушений в мезозойских отложениях не наблюдается. Очевидно, кристаллическое основание после складчатости конца пермского периода приобрело достаточную устойчивость, при которой было возможно смещение крупных площадей кристаллического основания при спокойном положении лежащих на нем осадочных пород.

Отмеченные особенности строения и развития кристаллического основания повлияли на формирование осадочной толщи. Наклон поверхности кристаллического основания определил увеличение мощности отложений в восточном направлении для отдельных возрастных групп. В этом же направлении должен наблюдаться в каждой возрастной группе переход от мелководных отложений к глубоководным. Неодинаковая мощность кристаллического основания и разновременность приобретения им устойчивости на северо-западе и юго-востоке нашей области были причиной неодновременного затухания колебательных движений. На северо-западе размах колебательных движений снизился ранее, чем на юго-востоке, так что уже колебания пермского времени не могли вызвать морского покрытия в северо-западных районах. В результате получилось своеобразное расположение горных пород по возрасту. На северо-западе в поверхностных выходах залегают более древние горные породы, которые к юго-востоку постепенно сменяются более молодыми.

1) Е. М. Люткевич. Пермские и триасовые отложения севера и северо-запад. Русской платформы 1955.
2) А. Д. Архангельский. Геологическое строение и геологическая история СССР, 1948, стр. 22. (Тектоническая карта Восточно-европейской плиты).
3) Отклонение северного конца магнитной стрелки от магнитного меридиана на восток указывает на положительную аномалию, а отклонение на запад — на отрицательную.
4) А. Д. Архангельский. Геологическое строение и геологическая история СССР. 1947, стр. 70 (Картосхема простирания докембрийских пород Восточно-Европейской платформы).
5) А. Д. Архангельский. Геологическое строение и геологическая история СССР, 1947, стр. 79.
6) Е. М. Люткевич. Общая геологическая карта Европейской части СССР, лист 70-й, 1939, стр. 69.

«Природа Вологодской области», 1957

План конспект урока на тему : «Тектоническое строение земной коры»

Тема: Тектоническое строение земной коры

Цель: формирование представления о тектоническом строении земной коры.

Задачи:

1.Сформировать представление об основных закономерностях размещения крупных форм рельефа Земли.

2.Развивать умение выявления основных причин образования различных форм рельефа путем анализа и синтеза знаний.

3. Воспитывать познавательный интерес к изучению формирования рельефа Земли.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: учебное пособие 8 кл., физическая карта мира, атласы.

Ход урока

I. Организационный этап урока

II. Проверка домашнего задания

III. Актуализация опорных знаний и умений учащихся

Что такое рельеф? Литосфера? Земная кора?

Тектонические структуры? (Это большие участки земной коры, ограниченные глубинными разломами).

IV. Изучение нового материала

В пределах материков выделяют крупные тектонические структуры – платформы и складчатые области.

Платформа – крупный, относительно устойчивый, выровненный участок земной коры. Платформа состоит из кристаллического фундамента и осадочного чехла (см. Рис. 7, с. 17).

Платформы

Древние Молодые

(Имеют фундамент, сложенный кристалл. (Фундамент имеет складчатое строение)

породами, и сост. ядра материков)

Восточно-Европейская

Северо-Американская Западно-Сибирская

Южно-Американская Скифская

Африкано-Аравийская Туранская

Индийская

Австралийская

Южно-Китайская

Сибирская

Китайско-Корейская

Антарктическая

На платформах выделяются плиты – крупные части платформы, покрытые осадочным чехлом.

В пределах платформы выделяются крупные участки, где кристаллический фундамент выходит на поверхность – щиты (Балтийский, Украинский, Канадский).

В местах столкновения литосферных плит образуются складчатые области, которые образуют складчатые пояса:

1) Тихоокеанский (Круготихоокеанский) пояс, обрамляющий впадину Тихого океана и отделяющий ее от древних платформ (кратонов): Гиперборейской на севере, Сибирской, Китайско-Корейокой, Южно-Китайской, Австралийской на западе, Антарктической на юге и Северо- и Южно-Американских на востоке. Этот пояс нередко делится на два — Западно- и Восточно-Тихоокеанские; последний именуется еще Кордильерским.

2)Урало-Монгольский пояс, простирающийся от Баренцева и Карского до Охотского и Японского морей и  отделяющий  Восточно-Европейскую  и  Сибирскую   древние платформы  от Таримской и Китайско-Корейской. Имеет дугообразную форму  с выпуклостью к юго-западу. Северная часть пояса простирается субмеридионально  и именуется  Урало-Сибирским поясом, южная простирается субширотно и называется Центральноазиатским поясом.

3) Средиземномо́рский (Альпийско-Гималайский) скла́дчатый по́яс – складчатый пояс, пересекающий Северо-Западную Африку и Евразию в широтном направлении от Атлантического океана до Южно-Китайского моря, отделяя южную группу древних платформ, до середины Юрского периода составлявшую суперконтинент Гондвану, от северной группы, составлявшей ранее континент Лавразия и Сибирскую платформу. На востоке Средиземноморский складчатый пояс сочленяется с западной ветвью Тихоокеанского геосинклинального пояса.

Средиземноморский пояс охватывает южные районы  Европы и  Средиземноморье,  Магриб (Северо-Западную Африку), Малую Азию, Кавказ, Персидские горные системы,  Памир, Гималаи, Тибет, Индокитай и Индонезийские острова. В средней и центральной части Азии он почти объединён с Урало-Монгольской геосинклинальной системой, а на западе близок к Северо-Атлантической системе.

V. Закрепление изученного материала

Какие тектонические структуры выделяются в пределах материков?

Дайте определение понятия «платформа», «плита».

Почему платформы выражены в рельефе равнинами, а складчатые области – горными областями?

Объясните, чем отличается строение плиты от строения щита?

vi. Этап оценивания.

VII.Рефлексия

Я узнал_________

Мне понравилось________

Хотел бы узнать____________

VIII. Домашнее задание § 4 (вопр. 1,2)

Геологическая (тектоническая) структура. Типы, классификация, категории.

Геологическая (тектоническая) структура – это форма залегания и пространственное соотношение горных пород и образуемых ими совокупностей (блоков), определяющие строение земной коры в целом или какой-либо ее части. По морфологии и происхождению тектонические структуры и их отдельные формы делятся на 2 главные категории — складчатые (пликативные) и разрывные (дизъюнктивные). Первые — изгибные дислокации массивов горных пород, не нарушающие их сплошности, вторые — приводят к различного рода разрывам слоев и массивов горных пород, дроблению их на отдельные блоки, пластины, чешуи. Степень дислоцированности зависит от интенсивности и длительности деформаций, в общем случае определяемых геодинамическими условиями. Г.(т.)с. находится в прямой зависимости от происхождения массивов горных пород и их последующей эволюции. Часто структурой называют отдельные поднятия, купола, складки, разломы, силлы, дайки, штоки, жилы и др. элементарные формы залегания горных пород. Элементарные структуры выделяются (на рассматриваемом ранговом уровне) в виде более или менее обособленных участков, отличающихся от смежных определенным сочетанием состава и форм залегания горных пород или их совокупностей (геологических формаций), их геофизических и геохимических характеристик и др. параметров, которые отражают специфику условий и истории их формирования и последующих преобразований.

Единая общепринятая классификация Г.(т.)с. отсутствует. Вместе с тем существуют достаточно согласованные подходы к классификации структур земной коры. Современная структура высшего (глобального) ранга состоит из сравнительно небольшого количества литосферных плит, каждая из которых в общем случае включает материковые и океанические области, различным образом сочлененные и взаимодействующие одна с другой. Структуры материков включают горно-складчатые области высокой тектонической активности и деформированности земной коры и платформенные массивы с низкой тектонической подвижностью и слабой деформированностью земной коры. В свою очередь все виды структур характеризуются собственными особенностями, комплексом структурных элементов. На платформах таковыми являются: купола, впадины, валы, желоба, флексуры, в складчатых поясах — отдельные складки, флексуры, разрывы, отдельные тектонические покровы, чешуи. Эти элементарные (малые) формы также имеют свою структуру, но она рассматривается уже на другом, породном и микроструктурном уровне.

Структуры разных рангов в общем случае отвечают различным объемам земной коры, которые вовлечены в их формирование. Каждый объем земной коры, сформировавшийся в течение длительной эволюции, имеет некоторую совокупную структуру, в которой в различной мере сохранены элементы разных стадий этой эволюции, отражающих геодинамические условия соответствующих геологических этапов. Так, для современных платформенных массивов (например, для Русской или Западно-Сибирской плит) типична двухъярусная структура. Вещественный состав и сложная структура фундамента платформ характеризуют древние весьма активные этапы формирования континентальной коры, включающие океаническую предысторию, и подобны формациям покровно-складчатых областей. Структура осадочного чехла отражает собственно платформенный (тоже не однообразный) этап развития этих территорий. Древние элементы структуры фундамента унаследованы платформенной структурой лишь частично. Поэтому рассмотрение структуры любого участка земной коры невозможно без учета временного аспекта. Это важно при оценке безопасности структурно-геодинамических условий геологической среды для размещения в ней различного рода инженерных сооружений. Очевидно, что при этом первоочередное значение приобретают наиболее молодые структуры земной коры, которые в целом можно считать ныне активными.

Источник: Справочник по тектонической терминологии. —М., 1970.

Внутренняя структура Земли — ядро ​​мантии коры

Знание недр Земли необходимо для понимания тектоники плит. Хорошая аналогия для изучения земных недр — это фрукт с большой косточкой, такой как персик или слива. Большинство студентов знакомы с этими фруктами и видели, как они разрезаны пополам.Кроме того, размеры элементов очень похожи.

Если разрезать фрукт пополам, мы увидим, что он состоит из трех частей: 1) очень тонкой кожуры, 2) семени значительного размера, расположенного в центре, и 3) большей части массы плода. плод содержится в мякоти. Разрезая Землю, мы увидим: 1) очень тонкую кору снаружи, 2) ядро ​​значительного размера в центре и 3) большую часть массы Земли, заключенную в мантии.

Есть два разных типа коры: тонкая океаническая кора, которая лежит в основе океанических бассейнов, и более толстая континентальная кора, которая лежит в основе континентов.Эти два разных типа корки состоят из разных пород. Тонкая океаническая кора состоит в основном из базальта, а более толстая континентальная кора состоит в основном из гранита. Низкая плотность толстой континентальной коры позволяет ей «плавать» в высоком рельефе на гораздо более плотной мантии внизу.

Считается, что мантия Земли состоит в основном из богатых оливином горных пород.На разной глубине он имеет разную температуру. Температура самая низкая непосредственно под коркой и увеличивается с глубиной. Самые высокие температуры возникают там, где материал мантии контактирует с тепловыделяющим ядром. Это постоянное повышение температуры с глубиной известно как геотермический градиент. Геотермический градиент отвечает за различное поведение горных пород, а различное поведение горных пород используется для разделения мантии на две разные зоны. Породы верхней мантии холодные и хрупкие, а породы нижней мантии — горячие и мягкие (но не расплавленные).Породы в верхней мантии достаточно хрупкие, чтобы разрушаться при напряжении и вызывать землетрясения. Однако породы в нижней мантии мягкие и текут под действием сил, а не разрушаются. Нижний предел хрупкости — это граница между верхней и нижней мантией.

Считается, что ядро ​​Земли состоит в основном из сплава железа и никеля. Этот состав предполагается на основании расчетов его плотности и того факта, что многие метеориты (которые, как полагают, являются частями внутренней части планетарного тела) представляют собой сплавы железа с никелем.Ядро является источником внутреннего тепла Земли, поскольку оно содержит радиоактивные материалы, выделяющие тепло при распаде на более стабильные вещества.

Ядро разделено на две разные зоны. Внешнее ядро ​​является жидким, потому что температура там достаточна для плавления железо-никелевого сплава. Однако внутреннее ядро ​​является твердым, хотя его температура выше, чем температура внешнего ядра. Здесь огромное давление, создаваемое весом вышележащих пород, достаточно сильно, чтобы плотно прижать атомы друг к другу и препятствовать переходу в жидкое состояние.

Автор: Хобарт Кинг
Издатель, Geology.com

Найдите другие темы на Geology.com:

Земная кора | Астрономия

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Обозначьте основные типы горных пород, которые составляют земную кору.
• Объясните теорию тектоники плит
• Опишите разницу между рифтовой зоной и зоной субдукции
• Опишите взаимосвязь между зонами разломов и горообразованием
• Объясните различные типы вулканической активности, происходящей на Земле

Давайте теперь рассмотрим внешние слои нашей планеты более подробно.Земная кора — динамичное место. Извержения вулканов, эрозия и крупномасштабные движения континентов постоянно меняют поверхность нашей планеты. В геологическом отношении наша планета — самая активная. Многие геологические процессы, описанные в этом разделе, имели место и на других планетах, но обычно в далеком прошлом. Некоторые спутники планет-гигантов также обладают впечатляющими уровнями активности. Например, на спутнике Юпитера Ио находится огромное количество действующих вулканов.

Состав корки

Земная кора в основном состоит из океанических базальтов и континентальных гранитов.Это обе изверженные породы , термин, используемый для любой породы, которая остыла из расплавленного состояния. Все породы вулканического происхождения являются вулканическими (рис. 1).

Рис. 1. Формирование магматической породы при охлаждении и замерзании жидкой лавы: Это поток лавы в результате извержения базальта. Базальтовая лава течет быстро и может легко перемещаться на расстояние более 20 километров. (кредит: USGS)

Два других вида горных пород знакомы нам на Земле, хотя оказывается, что ни один из них не встречается на других планетах. Осадочные породы состоят из фрагментов вулканической породы или раковин живых организмов, отложенных ветром или водой и скрепленных вместе без плавления. На Земле эти породы включают обычные песчаники, сланцы и известняки. Метаморфические породы образуются, когда высокая температура или давление изменяют изверженные или осадочные породы физически или химически (слово метаморфический означает «измененные по форме»). Метаморфические породы образуются на Земле, потому что геологическая активность переносит поверхностные породы на значительные глубины, а затем возвращает их на поверхность.Без такой активности эти измененные породы не существовали бы на поверхности.

Существует четвертая очень важная категория горных пород, которая может многое рассказать нам о ранней истории планетной системы: примитивная горная порода , которая в значительной степени избежала химической модификации при нагревании. Первобытная порода представляет собой исходный материал, из которого была сделана планетная система. На Земле не осталось примитивного материала, потому что в начале своей истории вся планета была нагрета. Чтобы найти примитивную породу, мы должны смотреть на более мелкие объекты, такие как кометы, астероиды и небольшие планетные луны.Иногда мы можем увидеть примитивные породы в образцах, которые падают на Землю с этих более мелких объектов.

Блок кварцита на Земле состоит из материалов, прошедших все четыре состояния. Начавшись как примитивный материал до рождения Земли, он был нагрет на ранней Земле, чтобы сформировать изверженную породу, химически преобразовался и переотложился (возможно, много раз), чтобы сформировать осадочную породу, и, наконец, превратился в твердом, белом метаморфическом камне на глубине нескольких километров под поверхностью Земли мы видим сегодня.

Тектоника плит

Геология — это исследование земной коры и процессов, которые формировали ее поверхность на протяжении всей истории. (Хотя geo — означает «связанный с Землей», астрономы и планетологи также говорят о геологии других планет.) Тепло, уходящее из недр, обеспечивает энергию для образования гор, долин, вулканов и даже континентов нашей планеты. и сами бассейны океана. Но только в середине двадцатого века геологам удалось понять, как создаются эти формы рельефа.

Тектоника плит — это теория, объясняющая, как медленные движения в мантии Земли перемещают большие сегменты земной коры, что приводит к постепенному «дрейфу» континентов, а также образованию гор и других крупномасштабных геологических особенностей. Тектоника плит — это такое же основополагающее понятие для геологии, как эволюция путем естественного отбора для биологии или гравитация для понимания орбит планет. Если взглянуть на это с другой точки зрения, тектоника плит — это механизм, с помощью которого Земля эффективно переносит тепло изнутри, где оно накопилось, в космос.Это система охлаждения для планеты. В процессе эволюции все планеты развивают процесс теплопередачи; механизмы могут отличаться от земных из-за химического состава и других ограничений.

Земная кора и верхняя мантия (на глубине около 60 километров) разделены примерно на дюжину тектонических плит, которые складываются вместе, как кусочки мозаики (рис. 2). В некоторых местах, например в Атлантическом океане, плиты расходятся; в других, например, у западного побережья Южной Америки, их заставляют вместе.Способность перемещать плиты обеспечивается медленной конвекцией мантии — процессом, при котором тепло выходит изнутри через восходящий поток более теплого материала и медленное опускание более холодного материала. (Конвекция, при которой энергия переносится из теплого региона, такого как недра Земли, в более холодный регион, такой как верхняя мантия, — это процесс, с которым мы часто сталкиваемся в астрономии — как в звездах, так и на планетах. Это также важно кипятить воду для кофе во время подготовки к экзаменам по астрономии.)

Рис. 2. Континентальные плиты Земли: На этой карте показаны основные плиты, на которые разделена кора Земли. Стрелки указывают на движение пластин со средней скоростью от 4 до 5 сантиметров в год, аналогично скорости роста ваших волос.

Геологическая служба США предоставляет карту недавних землетрясений и показывает границы тектонических плит и места землетрясений по отношению к этим границам. Вы можете посмотреть на Соединенные Штаты крупным планом или уменьшить масштаб, чтобы получить глобальный обзор.

По мере того, как плиты медленно перемещаются, они сталкиваются друг с другом и со временем вызывают драматические изменения в земной коре. На их границах возможны четыре основных типа взаимодействия плит земной коры:

1. Они могут разъединяться
2. Одна пластина может зарываться под другую
3. Они могут скользить рядом друг с другом
4. Они могут застрять вместе

Каждый из этих видов деятельности важен для определения геологии Земли.

Альфред Вегенер: ловя дрейф тектоники плит

Рисунок 3.Альфред Вегенер (1880–1930): Вегенер предложил научную теорию медленного смещения континентов.

Изучая карты или глобусы Земли, многие студенты замечают, что побережье Северной и Южной Америки, с небольшими изменениями, могло бы довольно хорошо сочетаться с побережьем Европы и Африки. Кажется, что когда-то эти огромные массивы суши могли быть вместе, а затем как-то разорваны на части. Та же идея приходила в голову другим (включая Фрэнсиса Бэкона еще в 1620 году), но только в двадцатом веке такое предложение могло быть больше, чем предположением.Ученый, который обосновал дрейф континентов в 1920 году, был немецким метеорологом и астрономом по имени Альфред Вегенер (рис. 3).

Родившийся в Берлине в 1880 году, Вегенер с ранних лет был очарован Гренландией, крупнейшим островом в мире, который он мечтал исследовать. Он учился в университетах Гейдельберга, Инсбрука и Берлина, получив докторскую степень по астрономии, повторно изучив астрономические таблицы XIII века. Но его интересы все больше и больше обращались к Земле, особенно к ее погоде.Он проводил эксперименты с использованием воздушных змеев и воздушных шаров, достигнув таких успехов, что в 1906 году он и его брат установили мировой рекорд, пролетев 52 часа на воздушном шаре.

Вегенер впервые задумал дрейф континентов в 1910 году, изучая карту мира в атласе, но ему потребовалось 2 года, чтобы собрать достаточно данных, чтобы предложить эту идею публично. Он опубликовал результаты в виде книги в 1915 году. Свидетельства Вегенера выходят далеко за рамки совпадения форм континентов. Он предположил, что сходство между окаменелостями, найденными только в Южной Америке и Африке, указывает на то, что эти два континента были соединены в одно время.Он также показал, что сходство между живыми видами животных на разных континентах лучше всего можно объяснить, если предположить, что континенты когда-то были соединены в суперконтинент, который он назвал Пангея (от греческого элемента, означающего «вся земля»).

Предложение Вегенера было встречено враждебной реакцией большинства ученых. Хотя он составил впечатляющий список аргументов в пользу своей гипотезы, ему не хватало механизма . Никто не мог объяснить , как твердых континентов могли дрейфовать на тысячи миль.Несколько ученых были достаточно впечатлены работой Вегенера, чтобы продолжить поиск дополнительных доказательств, но многие сочли идею движущихся континентов слишком революционной, чтобы воспринимать ее всерьез. Для понимания механизма (тектоники плит) потребуются десятилетия дальнейшего прогресса в геологии, океанографии и геофизике.

Вегенер был разочарован принятием его предложения, но он продолжил свои исследования и в 1924 году был назначен на специальную кафедру метеорологии и геофизики, созданную специально для него в Университете Граца (где он, однако, подвергся остракизму большинством геологического факультета).Четыре года спустя во время своей четвертой экспедиции в свою любимую Гренландию он отпраздновал свое пятидесятилетие с коллегами, а затем отправился пешком в другой лагерь на острове. Он так и не сделал этого; Через несколько дней его нашли мертвым от сердечного приступа.

Критики науки часто указывают на сопротивление гипотезе континентального дрейфа как на пример ошибочного подхода ученых к новым идеям. (Многие люди, придерживавшиеся теории психов, утверждали, что над ними несправедливо высмеивают, как и над Вегенером.) Но мы думаем, что есть более позитивный взгляд на историю предложения Вегенера. Ученые того времени придерживались скептического отношения, потому что им нужно было больше доказательств и четкий механизм, который соответствовал бы тому, что они понимали о природе. Как только доказательства и механизм были ясны, гипотеза Вегенера быстро стала центральным элементом нашего взгляда на динамическую Землю.

Посмотрите, как дрейф континентов изменил внешний вид коры нашей планеты.

Зоны разломов и субдукций

Плиты расходятся друг от друга вдоль рифтовых зон, таких как Срединно-Атлантический хребет, под действием восходящих течений в мантии (рис. 4).На суше есть несколько рифтовых зон. Самым известным из них является центральноафриканский рифт — область, где африканский континент медленно распадается. Однако большинство рифтовых зон находится в океанах. Расплавленная порода поднимается снизу, заполняя пространство между отступающими плитами; эта порода — базальтовая лава, изверженная порода, которая образует большую часть океанических бассейнов.

Рис. 4. Рифтовая зона и зона субдукции: Рифтовые зоны и зоны субдукции — это регионы (в основном под океанами), где формируется новая кора, а старая кора разрушается как часть цикла тектоники плит.

Зная, как расширяется морское дно, мы можем вычислить средний возраст океанической коры. Выявлено около 60 000 километров активных трещин со средней скоростью разделения около 4 сантиметров в год. Новая площадь, добавляемая к Земле каждый год, составляет около 2 квадратных километров, чего достаточно, чтобы обновить всю океаническую кору за немногим более 100 миллионов лет. Это очень короткий интервал геологического времени — менее 3% возраста Земли. Таким образом, современные океанические бассейны являются одними из самых молодых объектов на нашей планете.

По мере того, как к Земле добавляется новая кора, старая кора должна куда-то уйти. Когда две пластины сходятся вместе, одна пластина часто выталкивается под другую в так называемой зоне субдукции (рис. 4). В общем, толстые континентальные массы не могут быть погружены, но более тонкие океанические плиты могут быть довольно легко сброшены в верхнюю мантию. Часто зона субдукции отмечена желобом океана; Прекрасным примером этого типа особенностей является глубокая Японская впадина вдоль побережья Азии.Погруженная плита опускается в области высокого давления и температуры, в конечном итоге плавясь на несколько сотен километров под поверхностью. Его материал перерабатывается в нисходящий конвекционный поток, в конечном итоге уравновешивая поток материала, который поднимается вдоль рифтовых зон. Количество разрушенной коры в зонах субдукции примерно равно количеству образовавшейся в рифтовых зонах.

По всей зоне субдукции землетрясения и извержения вулканов отмечают предсмертную агонию плиты.Некоторые из самых разрушительных землетрясений в истории произошли вдоль зон субдукции, в том числе землетрясение и пожар в Иокогаме 1923 года, унесшие жизни 100000 человек, землетрясение на Суматре в 2004 году и цунами, унесшие жизни более 200000 человек, и землетрясение в Тохоку в 2011 году, приведшее к обрушению. трех ядерных энергетических реакторов в Японии.

Зоны разломов и горная застройка

Рис. 5. Разлом Сан-Андреас: Мы видим часть очень активного региона в Калифорнии, где одна плита земной коры скользит вбок относительно другой.Разлом отмечен долиной, идущей вверх на правой стороне фотографии. Крупные проскальзывания по этому разлому могут вызвать чрезвычайно разрушительные землетрясения. (кредит: Джон Вили)

На большей части своей длины плиты земной коры скользят параллельно друг другу. Эти границы плит отмечены трещинами или разломами. Вдоль зон активных разломов движение одной плиты относительно другой составляет несколько сантиметров в год, примерно так же, как скорости спрединга по рифтам.

Одним из самых известных разломов является разлом Сан-Андреас в Калифорнии, который находится на границе между Тихоокеанской плитой и Северо-Американской плитой (рис. 5).Этот разлом проходит от Калифорнийского залива до Тихого океана к северо-западу от Сан-Франциско. Тихоокеанская плита на западе движется на север, неся с собой Лос-Анджелес, Сан-Диего и части побережья южной Калифорнии. Через несколько миллионов лет Лос-Анджелес может стать островом у побережья Сан-Франциско.

К сожалению для нас, движение по разломным зонам не происходит плавно. Ползучие движения плит друг относительно друга создают напряжения в коре, которые высвобождаются в результате внезапных сильных сдвигов, вызывающих землетрясения.Поскольку среднее движение плит является постоянным, чем длиннее интервал между землетрясениями, тем больше напряжение и тем больше энергии выделяется при окончательном движении поверхности.

Например, часть разлома Сан-Андреас около города Паркфилд в центральной Калифорнии в течение последнего столетия скользила примерно каждые 25 лет, сдвигаясь в среднем примерно на 1 метр каждый раз. Напротив, средний интервал между сильными землетрясениями в районе Лос-Анджелеса составляет около 150 лет, а среднее движение — около 7 метров.Последний раз разлом Сан-Андреас в этом районе проскользнул в 1857 году; Напряжение нарастает с тех пор, и когда-нибудь оно обязательно исчезнет. Чувствительные инструменты, размещенные в бассейне Лос-Анджелеса, показывают, что бассейн искажается и сужается в размерах, поскольку это огромное давление растет под поверхностью.

Пример 1: полные зоны и движение пластины

После того, как ученые нанесли на карту границы между тектоническими плитами в земной коре и измерили ежегодную скорость движения плит (которая составляет около 5 см / год), мы смогли довольно много оценить скорость, с которой изменяется геология Земли.В качестве примера предположим, что следующее проскальзывание вдоль разлома Сан-Андреас в южной Калифорнии произойдет в 2017 году и полностью снимет накопившееся напряжение в этом регионе. Какое проскальзывание необходимо для этого?

Покажи ответ

Скорость движения Тихоокеанской плиты относительно Североамериканской плиты составляет 5 см / год. Это 500 см (или 5 м) за столетие. Последнее землетрясение в южной Калифорнии произошло в 1857 году. Время с 1857 по 2017 год составляет 160 лет, или 1,6 столетия, поэтому проскальзывание для полного снятия напряжения будет 5 м / столетие × 1.6 век = 8,0 м.

Проверьте свои знания

Если следующее крупное землетрясение в южной Калифорнии произойдет в 2047 году и снимет только половину накопленной нагрузки, сколько проскальзывания произойдет?

Покажи ответ

Разница во времени с 1857 по 2047 год составляет 190 лет, или 1,9 века. Поскольку снимается только половина напряжения, это эквивалентно половине годовой скорости движения. Общее проскальзывание составляет 0,5 × 5 м / столетие × 1,9 столетия = 4,75 м.

Рисунок 6.Горы на Земле: Торрес-дель-Пайне — молодой регион земной коры, где ледники образуют острые горные вершины. Красотой наших молодых крутых гор мы обязаны эрозии льда и воды. (Источник: Дэвид Моррисон)

Когда две континентальные массы движутся встречным курсом, они сталкиваются друг с другом под большим давлением. Земля изгибается и изгибается, утаскивая один камень глубоко под поверхность и поднимая другие складки на высоту многих километров. Так образовались многие, но не все горные цепи на Земле.Альпы, например, являются результатом столкновения Африканской плиты с Евразийской плитой. Однако, как мы увидим, на других планетах горы образовались совсем другими процессами.

Когда горный хребет образуется в результате надвига коры, его породы подвергаются эрозии водой и льдом. Острые пики и зубчатые края не имеют ничего общего с силами, которые изначально создают горы. Вместо этого они являются результатом процессов, которые сносят горы. Лед — особенно эффективный скульптор камня (рис. 6).В мире, где нет движущегося льда или проточной воды (например, Луны или Меркурия), горы остаются гладкими и тусклыми.

Вулканы

Вулканы отмечают места, где лава поднимается на поверхность. Одним из примеров являются срединно-океанические хребты, которые представляют собой длинные подводные горные цепи, образованные лавой, поднимающейся из мантии Земли на границах плит. Второй основной вид вулканической активности связан с зонами субдукции, и вулканы иногда также появляются в регионах, где сталкиваются континентальные плиты.В каждом случае вулканическая активность дает нам возможность взять образцы материала из глубин нашей планеты.

Другая вулканическая активность происходит над «горячими точками» мантии — областями, удаленными от границ плит, где тепло, тем не менее, поднимается из недр Земли. Одна из самых известных горячих точек находится под островом Гавайи, где в настоящее время обеспечивает теплом три действующих вулкана, два на суше и один под океаном. Горячая точка на Гавайях существует не менее 100 миллионов лет.Поскольку за это время плиты Земли двигались, горячая точка образовала цепочку вулканических островов протяженностью 3500 километров. Самые высокие гавайские вулканы — одни из самых больших гор на Земле, их диаметр превышает 100 километров, и они возвышаются на 9 километров над дном океана. Одна из гавайских вулканических гор, ныне бездействующая Мауна-Кеа, стала одним из лучших мест в мире для занятий астрономией.

Геологическая служба США предоставляет интерактивную карту знаменитого «огненного кольца», представляющего собой цепь вулканов, окружающих Тихий океан, и показывает находящуюся внутри гавайскую «горячую точку».

Не все извержения вулканов образуют горы. Если лава быстро вытекает из длинных трещин, она может распространиться, образуя лавовые равнины. К этому типу относятся крупнейшие из известных наземных извержений, такие как те, которые привели к образованию базальтов реки Снейк на северо-западе США или равнины Декана в Индии. Подобные лавовые равнины встречаются на Луне и других планетах земной группы.

Основные понятия и краткое изложение

Наземные породы можно разделить на вулканические, осадочные и метаморфические.Четвертого типа, примитивных горных пород, на Земле не встречается. В геологии нашей планеты преобладает тектоника плит, при которой плиты земной коры медленно перемещаются в ответ на мантийную конвекцию. Поверхностное выражение тектоники плит включает дрейф континентов, переработку дна океана, горообразование, рифтовые зоны, зоны субдукции, разломы, землетрясения и вулканические извержения лавы изнутри.

Глоссарий

конвекция: движение, вызываемое в газе или жидкости тенденцией более горячего и, следовательно, менее плотного материала подниматься, а более холодного и плотного материала опускаться под действием силы тяжести, что, следовательно, приводит к передаче тепла

разлом: в геологии, трещина или разрыв в коре планеты, вдоль которой может происходить проскальзывание или движение, сопровождающееся сейсмической активностью

магматическая порода: порода, полученная охлаждением из расплавленного состояния

метаморфическая порода: порода, образованная в результате физико-химических изменений (без плавления) при высокой температуре и давлении

тектоника плит: движение сегментов или плит внешнего слоя планеты над подлежащей мантией

примитивная горная порода: горная порода, которая не испытала сильного нагрева или давления и поэтому остается представителем первоначальных конденсированных материалов из солнечной туманности

рифтовая зона: в геологии, место, где кора разрывается внутренними силами, обычно связанными с закачкой нового материала из мантии и медленным отделением тектонических плит

осадочная порода: горная порода, образованная отложением и цементированием мелких зерен материала, например, кусков вулканической породы или раковин живых существ

субдукция: боковое и нисходящее движение края плиты земной коры в мантию под другой плитой.

вулкан: место, где материал из мантии планеты извергается на его поверхность

3.3 Внутреннее строение Земли — Физическая география и стихийные бедствия

Чтобы понять детали тектоники плит, нужно сначала понять слои Земли. Человечество не имеет достаточной информации из первых рук относительно того, что находится ниже; большая часть того, что мы знаем, собрано из моделей, сейсмических волн и предположений, основанных на метеоритном материале. В целом Землю можно разделить на слои в зависимости от химического состава и физических характеристик. (2 Тектоника плит — Введение в геологию, прим.г.) ​​

«Врезка Земли и атмосферы» Геологической службы США находится под лицензией общественного достояния.

Химические слои

Земля состоит из трех основных частей в зависимости от их химического состава, что означает химический состав. Действительно, на Земле существует бесчисленное множество вариаций в составе, но происходят только два значительных изменения, ведущие к трем различным химическим слоям.

«Diagram of Earth» находится под лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported.

Корка

Самый внешний химический слой и слой, на котором в настоящее время проживают люди, известен как кора , .Кора бывает двух типов: континентальная кора , которая имеет относительно низкую плотность и имеет состав, похожий на гранит, и океаническая кора , которая имеет относительно высокую плотность (особенно когда она холодная и старая) и имеет состав похож на базальт. В нижней части коры породы становятся более пластичными и менее хрупкими из-за дополнительного тепла. Следовательно, землетрясения обычно происходят в верхних слоях земной коры.

В основании земной коры происходит существенное изменение сейсмической скорости, называемое разрывом Mohorovičić Discontinuity или Moho для краткости, обнаруженное Андрией Мохоровичем (произносится как mo-ho-ro-vee-cheech) в 1909 году путем изучения сейсмические волновые тропы в его родной Хорватии.Это вызвано резким изменением состава между мантией и корой. Мохо находится на глубине около 5 км под океанами. Под континентами средний показатель составляет около 30-40 км, за исключением значительного горообразования, известного как орогенез , где эта толщина увеличивается примерно вдвое.

Мантия

Мантия — слой ниже коры и выше ядра. Это наиболее значительный по объему слой, простирающийся от подошвы коры до глубины около 2900 км.Большая часть того, что мы знаем о мантии, исходит от сейсмических волн, хотя некоторая прямая информация может быть получена из частей дна океана, которые выходят на поверхность, известных как офиолиты. Кроме того, внутри магмы находятся ксенолиты, которые представляют собой небольшие глыбы нижней породы, выносимые на поверхность в результате извержений. Эти ксенолиты состоят из перидотита породы, который в масштабе магматических пород является ультраосновным. Мы предполагаем, что большая часть мантии состоит из перидотита.

Ядро

Ядро Земли , которое имеет как жидкие, так и твердые компоненты, в основном состоит из железа, никеля и кислорода.Впервые обнаруженный в 1906 году при изучении сейсмических данных, потребовалось объединение моделирования, астрономической проницательности и сейсмических данных, чтобы прийти к идее, что ядро ​​в основном состоит из металлического железа. Метеориты содержат гораздо больше железа, чем обычные поверхностные породы, и если бы метеоритный материал сделал Землю, ядро ​​сформировалось бы в виде плотного материала (включая железо и никель), опустившегося к центру Земли под его весом, когда планета сформировалась, нагревая Земля интенсивно.

Физические уровни

Землю также можно разделить на пять отдельных физических слоев в зависимости от того, как каждый слой реагирует на стресс.Хотя химические и физические обозначения слоев частично совпадают, а именно граница ядро-мантия, между двумя системами есть существенные различия. (2 Тектоника плит — Введение в геологию, без даты)

«Субдукция» находится под лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International.

Литосфера

Литосфера , что означает «лито», означает «скала», это самый внешний физический слой Земли. Включая кору, она имеет как океаническую, так и континентальную составляющие. Океаническая Литосфера , имеющая толщину от нуля (при формировании новых плит на срединно-океаническом хребте) до 140 км, тонкая и жесткая. Континентальная литосфера более пластична (особенно с глубиной) и в целом толще, от 40 до 280 км. Самое главное, литосфера не сплошная. Он разбит на несколько сегментов, которые геологи называют плитами. Граница плиты — это место, где две плиты встречаются и перемещаются друг относительно друга.Именно на границах плит и вблизи них можно увидеть реальное действие тектоники плит, включая горообразование, землетрясения и вулканизм.

Астеносфера

Астеносфера , где «астено» означает «слабый», — это слой под литосферой. Самым отличительным свойством астеносферы является движение. Пока он остается твердым, в геологических временных масштабах он будет течь и двигаться, потому что он механически слаб. В этом слое, частично вызванное конвекцией интенсивного внутреннего тепла, движение позволяет литосферным плитам двигаться.Поскольку определенные типы сейсмических волн проходят через астеносферу, мы знаем, что она является твердой, по крайней мере, на коротких временных масштабах прохождения сейсмических волн. Глубина и распространение астеносферы зависят от тепла и могут быть очень мелкими в срединно-океанических хребтах и ​​очень глубокими во внутренних частях плит и под горами.

Мезосфера

Мезосфера , или нижняя мантия , как ее иногда называют, более жесткая и неподвижная, чем астеносфера, хотя и горячая.Это можно объяснить повышенным давлением с глубиной. На глубине примерно от 410 до 660 км мантия находится в переходном состоянии, так как минералы с одинаковым составом меняются в различные формы, что диктуется условиями повышения давления. Об этом свидетельствуют изменения сейсмической скорости, и эта зона также может быть физическим препятствием для движения. Ниже этой зоны мантия однородна и однородна, так как никаких существенных изменений не происходит до тех пор, пока не будет достигнуто ядро.

Внешний слой ядро ​​ — единственный слой жидкости, обнаруженный на Земле.Он начинается с глубины 2890 км (1795 миль) и простирается до 5150 км (3200 миль). Инге Леманн, датский геофизик, в 1936 году на основе анализа сейсмических данных первой доказала наличие твердого внутреннего ядра внутри жидкого внешнего ядра. Твердое внутреннее ядро ​​имеет толщину около 1220 км (758 миль), а внешнее ядро ​​- около 2300 км (1429 миль).

Похоже на противоречие, что самая горячая часть Земли существенна, поскольку высокие температуры обычно приводят к плавлению или кипению.Твердое внутреннее ядро ​​ можно объяснить, поняв, что огромное давление препятствует плавлению, хотя по мере того, как Земля охлаждается теплом, текущим наружу, внутреннее ядро ​​со временем становится немного больше. Поскольку жидкое железо и никель во внешнем ядре движутся и конвектируются, они становятся наиболее вероятным источником магнитного поля Земли. Это критически важно для поддержания атмосферы и условий на Земле, которые делают ее пригодной для жизни. Отсутствие конвекции внешнего ядра и магнитного поля Земли может лишить атмосферу большинства газов, необходимых для жизни, и высушить планету, как это случилось с Марсом.

«Структура Земли» находится под лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported.

Фундаментальным объединяющим принципом геологии и горного цикла является теория Тектоника плит . Тектоника плит описывает, как слои Земли перемещаются относительно друг друга. В частности, внешний слой делится на тектонические или литосферные плиты. Когда тектонические плиты плавают на подвижном слое под астеносферой, они сталкиваются, скользят мимо друг друга и разделяются.На границах этих плит создаются значительные формы рельефа, и породы, составляющие тектонические плиты, движутся через цикл горных пород.

Ниже приводится сводка слоев Земли на основе химического состава (или химического состава слоев). Земля состоит из трех основных геологических слоев, основанных на химическом составе — кора, мантия и ядро. Самый внешний слой — это корка и состоит в основном из кремния, кислорода, алюминия, железа и магния. Есть два типа коры: континентальная и океаническая. Континентальная кора имеет толщину около 50 километров (30 миль), представляет большую часть континентов и состоит из вулканических и осадочных пород низкой плотности. Океаническая кора имеет толщину примерно 10 километров (6 миль), составляет большую часть дна океана и покрывает около 70 процентов планеты. Океаническая кора — это высокоплотные изверженные породы базальтового типа. Движущиеся тектонические плиты состоят из коры, а некоторые из следующих слоев Земли называются мантией .Кора и эта часть верхней мантии жесткие и называются литосферой и составляют тектонические плиты.

Континенты

Самым старым континентальным скалам миллиарды лет, поэтому у континентов было много времени, чтобы побывать с ними. Конструктивные силы вызывают рост физических объектов на поверхности Земли, известных как формы рельефа. Деформация земной коры — когда кора сжимается, разрывается или скользит мимо другой коры — приводит к образованию холмов, долин и других форм рельефа.Горы поднимаются, когда континенты сталкиваются, когда одна плита океанской коры погружается под другую, или плита континентальной коры образует цепочку вулканов. Осадки откладываются, чтобы сформировать формы рельефа, такие как дельты. Извержения вулканов также могут быть разрушительными силами, разносящими рельеф на части. разрушительные силы выветривания и эрозии изменяют рельеф. Вода, ветер, лед и гравитация — основные силы эрозии.

Океанические бассейны

Все океанические бассейны моложе 180 миллионов лет.Хотя океанические бассейны начинаются там, где океан встречается с сушей, континент простирается вниз до морского дна, поэтому континентальная окраина состоит из континентальной коры.

Само дно океана не плоское. Самая отличительная особенность — горный хребет, который проходит через большую часть океанического бассейна, известный как срединно-океанический хребет. Океанские впадины — самые глубокие места океана, многие из которых находятся на краю Тихого океана. Цепи вулканов также встречаются в центре океанов, например, вокруг Гавайев.На дне океана встречаются плоские равнины, покрытые грязью.

«Elevation» — это NOAA под лицензией Public Domain.

Что вызывает землетрясения? — Британская геологическая служба

Землетрясения являются результатом внезапного движения по разломам на Земле, которое высвобождает накопленную энергию упругой деформации в форме сейсмических волн, которые распространяются через Землю и вызывают сотрясение поверхности земли. Такое движение по разломам обычно является реакцией на длительную деформацию и накопление напряжения.

Сейсмология помогает нам определить размеры внутреннего и внешнего ядра Земли. Источник: BGS © UKRI. Все права защищены.

В разделе:

Строение Земли

Сейсмические волны от сильных землетрясений проходят по всей Земле. Эти волны содержат важную информацию о внутренней структуре Земли. Когда сейсмические волны проходят через Землю, они преломляются или изгибаются, как лучи света изгибаются, когда проходят через стеклянную призму.Поскольку скорость сейсмических волн зависит от плотности, мы можем использовать время прохождения сейсмических волн, чтобы отобразить изменение плотности с глубиной и показать, что Земля состоит из нескольких слоев.

P-волны гипотетического землетрясения на Северном полюсе преломляются на границе ядро ​​– мантия и образуются теневые зоны. Хотя зубцы P появляются снова, зубцы S. BGS © UKRI. Все права защищены.

Корка

Толщина этого самого хрупкого внешнего слоя колеблется от 25 до 70 км под континентами и от 5 до 10 км под океанами.Континентальная кора имеет довольно сложную структуру и состоит из самых разных пород.

Мантия

Под корой лежит плотная мантия, простирающаяся до глубины 2890 км. Он состоит из плотных силикатных пород. И P-, и S-волны от землетрясений проходят через мантию, демонстрируя ее твердость.

Однако есть отдельные свидетельства того, что части мантии ведут себя как жидкость в течение очень больших геологических масштабов времени, при этом горные породы медленно текут в гигантских конвективных ячейках.

Ядро

На глубине около 2900 км проходит граница между мантией и ядром Земли. Ядро состоит из железа, и мы знаем, что оно существует, потому что оно преломляет сейсмические волны, создавая «теневую зону» на расстояниях между 103º и 143º). Мы также знаем, что внешняя часть ядра жидкая, потому что поперечные волны через нее не проходят.

Тектоника плит

Внешний слой Земли разделен примерно на 15 крупных плит, называемых тектоническими плитами.Эти плиты образуют литосферу, состоящую из коры (континентальной и океанической) и верхней части мантии. Тектонические плиты перемещаются относительно друг друга очень медленно, обычно на несколько сантиметров в год, но это по-прежнему вызывает огромную деформацию на границах плит, что, в свою очередь, приводит к землетрясениям.

Наблюдения показывают, что большинство землетрясений связано с границами тектонических плит, и теория тектоники плит может быть использована для упрощенного объяснения глобального распределения землетрясений, в то время как некоторые характеристики землетрясений можно объяснить с помощью простой теории упругого отскока. .

Тектоническая карта мира с указанием направления движения. Источник: BGS © UKRI

Что движет движением тектонических плит?

Под тектоническими плитами находится астеносфера Земли. Астеносфера ведет себя как жидкость в течение очень долгого времени. Существует ряд конкурирующих теорий, которые пытаются объяснить, что движет движением тектонических плит. Три силы, которые были предложены в качестве основных движущих сил движения тектонических плит:

• мантийные конвекционные потоки — теплые мантийные потоки движут и переносят литосферные плиты по конвейерной ленте;
• толчок хребта (всплывающая мантия, поднимающаяся вверх на срединно-океанических хребтах) — новообразованные плиты на океанических хребтах теплые и поэтому имеют более высокую высоту у океанического хребта, чем более холодный и более плотный материал плит дальше; гравитация заставляет более высокую плиту на гребне отталкивать литосферу, которая находится дальше от гребня;
• slab pull — старые, более холодные плиты опускаются в зонах субдукции, потому что по мере охлаждения они становятся более плотными, чем нижележащая мантия.Опускающаяся пластина охладителя тянет за собой остальную часть более теплой пластины.

Недавние исследования показали, что основная движущая сила для
большая часть движения плиты — это вытягивание плиты, потому что плиты с большим количеством краев
подчиняются более быстро движущиеся. Однако толчок гребня также
Представленная в недавнем исследовании сила, которая движет пластинами.

Конвекционные потоки мантии, выталкивание гребня и натяжение плиты — это три силы, которые были предложены в качестве основных движущих сил движения плит (на основе книги «Что движет плитами? Пит Лоадер»).© UKRI. Все права защищены.

Типы границ плиты

Границы между тектоническими плитами образованы системой разломов. Каждый тип границы связан с одним из трех основных типов разломов, называемых нормальными, обратными и сдвиговыми разломами.

Расходящаяся граница

Расходящаяся или конструктивная граница пластины, на поверхности которой образуется новый материал. Срединно-Атлантический хребет — хороший пример конструктивной границы плит.Вы можете увидеть нормальные разломы на поверхности, где Срединно-Атлантический хребет пересекает Исландию. BGS © UKRI. Все права защищены.

Пластины могут разъединяться на границе. Этот тип границы называется расходящейся границей . Его также называют конструктивной границей пластины , поскольку на граничной поверхности образуется новый материал. В границах этого типа преобладают нормальные разломы , , хотя могут наблюдаться и другие типы разломов.

Горячая магма поднимается из мантии на срединно-океанических хребтах, раздвигая плиты.Землетрясения происходят вдоль трещин, возникающих при раздвижении плит. Примеры включают Восточно-Африканский рифт и срединно-океанические хребты, где две океанические плиты расходятся, например, районы вблизи Азорских островов и Исландии. Расходящиеся границы связаны с вулканической активностью, и землетрясения в этих зонах, как правило, бывают частыми и небольшими.

Сходящаяся граница

Конвергентная или деструктивная граница, показывающая погружение океанической плиты под континентальную плиту.BGS © UKRI. Все права защищены.

Столкновения континентов приводят к образованию гор и складчатых поясов, поскольку скалы выталкиваются вверх. Пластины могут двигаться навстречу друг другу на границе. Этот тип называется сходящейся границей . На границе этого типа преобладает взброс , , хотя могут наблюдаться и другие типы разломов.

Когда граница проходит между океанической плитой и континентальной плитой, она также упоминается как деструктивная граница плиты .В зонах субдукции океаническая плита опускается или погружается под континентальную литосферу. Когда океаническая плита опускается, землетрясения возникают внутри плиты и на границе между плитами.

Разрушительные границы плит включают глубокие океанические желоба, такие как желоб Перу-Чили, где плита Наска (океаническая плита) погружается под Южноамериканскую (континентальную) плиту, то есть океаническая плита вытесняется под континентальную плиту .Эти границы, как правило, вызывают большинство землетрясений с магнитудой более 6,0, а зоны субдукции вызывают самые глубокие землетрясения.

Там, где граница проходит между двумя континентальными плитами, одна плита изгибается вверх над другой вместо того, чтобы одна плита подвергалась субдуцированию. Примеры включают границу между Евразийской плитой и Африканской плитой, а также границу между Индийской плитой и Евразийской плитой, где образуются Гималаи там, где Евразийская плита вытесняется вверх и над Индийской плитой.

Границы этого типа создают диффузную зону активности. Столкновения континентов приводят к образованию гор и складчатых поясов, когда скалы выталкиваются вверх.

Сходящаяся граница, показывающая горное образование, где одна континентальная плита мнется над другой континентальной плитой. Обратные разломы (или «надвиги») обнаруживаются на сходящихся границах. Они связаны с горными хребтами, такими как Гималаи или Анды. BGS © UKRI. Все права защищены.Преобразовать границу

Граница преобразования, когда две пластины скользят друг мимо друга в одной плоскости. На трансформных границах возникают сдвиговые разломы: например, система сдвиговых разломов образует трансформную границу разлома Сан-Андреас. BGS © UKRI. Все права защищены.

Пластины могут перемещаться друг за другом в одной плоскости на границе. Этот тип границы называется границей преобразования .В границах этого типа преобладает сдвиг , , хотя могут наблюдаться и другие типы разломов. Там, где две плиты скользят друг мимо друга, землетрясения возникают на небольшой глубине. Этот тип границы пластины также называется консервативной границей пластины , поскольку он включает движение, но не приводит к потере или образованию материала на поверхности. Примеры включают разлом Сан-Андреас и разлом Анатолии.

Границы трансформации обычно вызывают сильные неглубокие землетрясения.Хотя землетрясения действительно происходят в центральных частях плит, в этих регионах обычно не бывает сильных землетрясений.

Теория упругого отскока

Теория упругого отскока была первоначально предложена геологом Генри Филдингом Рейдом после великого землетрясения в Сан-Франциско в 1906 году для объяснения деформации, вызванной землетрясениями. Перед землетрясением нарастание напряжения в породах по обе стороны от разлома приводит к постепенной деформации.В конце концов, эта деформация превышает силу трения, удерживающую породы вместе, и происходит внезапное скольжение по разлому. Это снимает накопленное напряжение, и породы по обе стороны от разлома возвращаются к своей первоначальной форме (упругий отскок), но смещаются по обе стороны от разлома.

Со временем в Земле нарастают напряжения (часто вызванные медленным движением тектонических плит). В какой-то момент напряжения становятся настолько большими, что Земля ломается. Разрыв в результате землетрясения снимает некоторые нагрузки (но, как правило, не все).BGS © UKRI. Все права защищены.

Виды неисправностей

Во время землетрясения скала с одной стороны разлома внезапно скользит относительно другой. Поверхность разлома может быть горизонтальной, вертикальной или иметь произвольный угол между ними. Разломы классифицируются с использованием угла разлома по отношению к поверхности (известного как падение) и направления скольжения вдоль разлома для классификации разломов. Разломы, которые перемещаются в направлении плоскости падения, являются разломами падения-скольжения и описываются как нормальные или обратные (надвиговые), в зависимости от их движения.Разломы, которые перемещаются горизонтально, известны как сдвиговые разломы и классифицируются как правосторонние или левосторонние. Разломы, которые демонстрируют как падение-сдвиг, так и сдвиговое движение, известны как косо-сдвиговые разломы.

Существует три основных типа неисправностей, которые показаны ниже. Определенные типы разломов характерны для разных границ плит, хотя там встречается более одного типа разломов. Это может помочь нам понять относительное движение пластин и тип деформации.

Границы между тектоническими плитами образованы системой разломов. Каждый тип границы связан с одним из трех основных типов разломов, называемых нормальными, обратными и сдвиговыми разломами. BGS © UKRI. Все права защищены.

Нормальная неисправность

При нормальном разломе блок над разломом перемещается вниз относительно блока ниже разлома.© IRIS. Все права защищены.

Обратный отказ

При обратном разломе блок над разломом перемещается вверх относительно блока ниже разлома. © IRIS. Все права защищены.

Сдвиг

При сдвиге движение блоков по разлому горизонтальное.© IRIS. Все права защищены.

Земная кора — обзор

3 Кора

Земная кора является наиболее важным внутренним регионом, обеспечивающим окружающую среду, природные ресурсы и геологические опасности, влияющие на человечество. Сложность структуры и геологической истории континентальной коры легко понять из наблюдений с поверхности, что дает важные ключи к разгадке наших попыток понять недра Земли, однако важно знать структуру на глубине.Поскольку очень редкое бурение ограничивается верхними 10 км земной коры, большая часть наших знаний о структуре in-situ океанической и континентальной коры была получена в результате сейсмологических исследований, как описано в другом месте этого тома (см. Главу 54 Муни и др. и глава 55 Миншалла). Это снова свойства упругих волн, в частности их отражение и преломление на границах раздела, через которые происходят резкие изменения свойств материала (например,g., плотность, сжимаемость, жесткость), что позволяет определять детальные модели слоистости земной коры и границы кора-мантия (сейсмически определенная композиционная граница, названная границей Мохоровича или «Мохо» по признанию ее первооткрывателя в 1909 году), которые могут быть определены путем анализа плотные профили записей движения грунта как от естественных, так и от антропогенных источников. Сейсмология предоставляет информацию о геометрии границ раздела, абсолютных сейсмических скоростях, наличии частичного плавления и структурной анизотропии земной коры, которую затем можно интерпретировать с точки зрения состава горных пород и истории деформации путем сравнения с лабораторными измерениями полевых образцов, сопровождаемыми геологическими реконструкциями. .

Грубые различия между свойствами океанической и континентальной коры были впервые обнаружены в 1950-х годах в результате сочетания исследований рефракции и гравитации и первого анализа наблюдений дисперсии волн Рэлея и Лява в диапазоне периодов 10–70 секунд. Наблюдения за волнами Лява, в частности, предоставили убедительные доказательства средней толщины океанической коры около 6 км, причем как волны Рэлея, так и волны Лява указывают на типичную континентальную толщину около 35 км (например, Ewing et al., 1957). Прогресс в вычислительных возможностях, обратной теории и качестве данных позволил увеличить разрешение внутреннего слоистого слоя земной коры за счет инверсии поверхностных волн, достигнув высшей точки в современных возможностях, описанных в главах 11 (Романович) и 54 (Муни и др. ). Поверхностные волны обеспечивают модели с относительно ограниченным разрешением свойств земной коры, включая усреднение фактической структуры по глубине и по горизонтали, но интегральные ограничения от поверхностных волн могут быть объединены с информацией о объемных волнах для получения надежных детальных структур земной коры.

Высокое разрешение внутренних свойств земной коры достигается за счет использования объемных сейсмических волн с частотами 1–100 Гц и даже выше для очень неглубоких изображений, сопровождаемых близкими расстояниями между станциями (от метров до километров), чтобы избежать пространственного искажения. Сбор и обработка данных, связанных с анализом плотного линейного и 2D развертывания высокочастотных сейсмографов, обычно определяется как область отражательной сейсмологии, при этом необходимы различные стратегии для анализа гораздо более разреженных наборов данных, доступных для отбора проб из более глубоких недр в глобальном масштабе. (см. главы о построении изображений земной коры).На промежуточных уровнях разрешения методы рефракционной сейсмологии, исследования первичных прямых, отраженных и встречных волн, пересекающих кору от естественных и антропогенных источников, накладывают ограничения на весь земной волновод.

Общие атрибуты скоростной структуры земной коры, мощности и региональных вариаций были обобщены Christensen and Mooney (1995) и Mooney et al. (1999). Исследования отражения и преломления в сотнях мест по всему миру установили, что существуют характерные структуры земной коры в различных тектонических условиях. P скорости и толщина для различных типов земной коры приведены на рисунке 4. Обратите внимание, что толщина водного слоя включена для океанических структур. Средняя скорость коры P составляет 6,45 ± 0,21 км с ⁻¹ , средняя толщина континентальной коры составляет около 40 км, а средняя толщина океанической коры составляет 12,6 км, включая 4,0 км океанской воды (Christensen and Mooney, 1995). ). Контурная карта толщины земной коры, включая глубину воды, с разрешением 5 ° × 5 ° показана на рисунке 5.Подобные сейсмические модели земной коры обеспечивают основу для петрологических интерпретаций с использованием лабораторных измерений скоростей в вероятных материалах земной коры при соответствующих давлениях и температурах. Кристенсен и Муни (1995) обобщают текущие выводы о петрологии земной коры; Верхняя континентальная кора сочетается с разнообразным литологическим строением, включая низкосортные метаморфические породы и кремнистые гнейсы класса амфиболитовой фации, средняя континентальная кора соответствует тоналитовым гнейсам, гранитным гнейсам и амфиболитам, а нижняя континентальная кора соответствует габбро и основным гранулитам.По-видимому, содержание граната увеличивается с глубиной, и основной гранулит гранат составляет самую нижнюю часть корки. Локализованные модели земной коры также играют ключевую роль в раскрытии тектонической истории, горообразования и процессов растяжения, мелководных вулканических процессов и эволюции бассейнов, не говоря уже о критической роли моделей с высоким разрешением в разведке нефти и минеральных ресурсов. Многие дополнительные подробности о строении земной коры приведены в сопроводительных главах, посвященных строению земной коры. Признавая, что континентальная и океаническая кора была извлечена из недр в результате процессов таяния, и что динамика и история земной коры являются проявлениями более глубоких процессов, в оставшейся части этой главы будут подробно рассмотрены методы и результаты сейсмологического анализа более глубокой структуры Земли.

РИСУНОК 4. Краткое изложение профилей преломления и отражения земной коры для различных режимов земной коры с указанием мощности и типичных скоростей P слоев земной коры.

(Из Mooney et al., 1998) Copyright © 1998

РИСУНОК 5. Меркаторская проекция толщины земной коры для модели 5 °. Экстраполяция, основанная на тектонической провинции и возрасте земной коры, была сделана

(из Mooney et al., 1998). Copyright © 1998

Структура Земли

Землю можно разделить на четыре концентрические зоны (рисунок).Самый внутренний называется внутренним ядром и считается твердой сферической массой из железа. Его радиус составляет около 1216 километров (730 миль). Следующая зона, называемая внешним ядром , как полагают, представляет собой слой расплавленной жидкости, богатой никелем и железом, толщиной около 2270 километров (1362 мили). Внешнее ядро ​​перекрыто мантией , которая представляет собой твердую, но похожую на замазку породу, которая действительно может течь. Толщина мантии составляет около 2900 километров (1740 миль).Кора , крайняя зона, представляет собой твердую поверхность земли и имеет толщину от 5 до 50 километров (3-30 миль).

Континентальная кора толще океанической коры . Твердая литосфера состоит из коры и верхней части мантии.Более мягкая и гибкая часть мантии под литосферой — это астеносфера (рис. 2).

Когда Земля охлаждается, интенсивное тепло, производимое в ядре, создает конвекционные потоки в мантии, которые переносят горячий мантийный материал вверх к коре, а более холодные мантийные и коровые породы опускаются вниз.Этот тепловой двигатель приводит в движение тектонику плит , или движения больших сегментов земной коры (плит), которые разделены глубокими трещинами, называемыми разломами . Пластины движутся над астеносферой, которая более мягкая и менее устойчивая. Корка распадается на эти сегменты из-за восходящего движения расплавленного материала внизу. Мощные внутренние тектонические силы сжимают и складывают твердые породы, создавая массивные изменения в земной коре, такие как скалистые горы и глубокие подводные каньоны.

Границы разломов между плитами либо сходятся, либо расходятся, либо трансформируются. Расходящаяся граница — это граница, отмеченная пластинами, которые удаляются друг от друга (Рисунок 3).

Сходящаяся граница — это граница, на которой пластины сходятся вместе (рис. 4).

Рисунок 4

Сходящаяся граница

Пластины скользят друг мимо друга в противоположных направлениях вдоль границы преобразования (Рис. 5).

Рисунок 5

Граница преобразования

Новая океаническая кора образуется вдоль глубоких срединно-океанических хребтов (расходящиеся границы) в результате излияния мантийных лав на дно океана. Эти гребни также называют центрами распространения. Новая кора оттесняет в сторону более старую океаническую кору, которая в конечном итоге субдуцирована или вытеснена под другую плиту на сходящейся границе. Субдуцированная кора движется вниз по зоне погружения в зону субдукции по направлению к мантии.

Столкновение или трение плит приводит к сильным тепловым потокам, вулканической активности, деформации, горообразованию и землетрясениям, создавая идеальные места для плавления горных пород в магму. Породы в зонах субдукции подвергаются трению и более высоким геотермическим градиентам, которые вносят тепло в процесс плавления.

Структура земной коры и история тектонической эволюции южной части Индийского океана (Антарктида)