Ананьев. Земля - Полная Энциклопедия 2007. Ананьева Е. Г, Мирнова С. С
 Скачать 31.25 Mb.
|
|
вичича (сокращенные варианты поверхность Мо- хо или поверхность М»). Застывшая базальтовая лава похожа на колонны или трубы органа. Фингалова пещера на острове у побережья Шотландии. Гравюра XIX в Земная кора — верхняя часть литосферы. В масштабах всего земного шара её можно сравнить с тончайшей плёнкой — столь незначительна её мощность. Но даже эту самую верхнюю оболочку планеты мы знаем не очень хорошо. Как же можно узнать о строении земной коры, если даже самые глубокие скважины, пробуренные в коре, не выходят за первый десяток километров На, помощь учёным приходит сейсмолокация. Расшифровывая скорость прохождения сейсмических волн через разные среды, можно получить данные о плотности земных слов, сделать вывод об их составе. Под континентами и океаническими впадинами строение земной коры различно. ОКЕАНИЧЕСКАЯ КОРА Океаническая земная кора более тонкая ( 5 — 7 км, чем континентальная, и состоит из двух слоёв — нижнего базальтового и верхнего осадочного. Ниже базальтового слоя находится поверхность Мохо и верхняя мантия. Рельеф дна океанов очень сложен. Среди разнообразных форм рельефа особенно выделяются огромные срединно-океанические хребты. В этих местах происходит зарождение молодой базальтовой океанической коры из вещества мантии. Через глубинный разлом, проходящий вдоль вершин по центру хребта — рифт, магма выходит на поверхность, растекаясь в разные стороны в виде лавовых подводных потоков, постоянно раздвигая в разные стороны стенки рифтового ущелья. Этот процесс называется спредингом. Срединно-океаничес- кие хребты возвышаются над дном океанов на несколько километров, а их протяженность достигает тыс. км. Хребты рассекаются параллельными поперечными разломами. Их называют трансформными. Рифтовые зоны — самые неспокойные сейсмические зоны Земли. Базальтовый слой перекрывают толщи морских осадочных отложений — илов, глин разного состава. КОНТИНЕНТАЛЬНАЯ КОРА Континентальная земная кора занимает меньшую площадь (около 4 0 % поверхности Земли, но имеет более сложное строение и гораздо большую мощность. Под высокими горами её толщина измеряется километрами. Строение коры континентального типа трёхчленное — базальтовый, гранитный и осадочный слои. Гранитный слой выходит на поверхность на участках, именуемых щитами. Например, Балтийский щит, часть которого занимает Кольский полуостров, сложен породами гранитного состава. Именно здесь велось глубокое бурение, и Кольская сверхглубокая скважина достигла отметки 12 км. Но попытки пробурить весь гранитный слой насквозь оказались неудачными. Шельф — подводная окраина материка — также имеет континентальную кору. Тоже относится и к крупным островам — Новой Зеландии, островам Калимантан, Сулавеси, Новая Гвинея, Гренландия, Сахалин, Мадагаскар и другим. Окраинные моря и внутренние моря, такие как Средиземное, Чёрное, Азовское, расположены на коре континентального типа. Говорить о базальтовом и гранитном слоях континентальной коры можно лишь условно. Имеется ввиду, что скорость прохождения сейсмических волн в этих слоях сходна со скоростью прохождения их в породах базальтового и гранитного состава. Граница гранитного и базальтового слоев выделяется не очень чётко и изменяется по глубине. Базальтовый слой граничит с поверхностью Мохо. Верхний осадочный слой меняет свою толщину в зависимости от рельефа поверхности. Так, в горных районах он тонкий или вообще отсутствует, так как внешние силы Земли перемещают рыхлый материал вниз по склонам. Зато в предгорьях, на равнинах, в котловинах и впадинах он достигает значительных мощностей. Например, в Прикаспийской низменности, которая испытывает погружение, осадочный слой достигает 22 км! ИЗ ИСТОРИИ КОЛЬСКОЙ СВЕРХГЛУБОКОЙ СКВАЖИНЫ Балтийский щит Породы осадочного слоя континентальной коры Побережье и зона шельфа С момента начала бурения этой скважины в 1970 году ученые ставили сугубо научную задачу этого эксперимента определить границу между гранитными базальтовым слоями. Место было выбрано с учетом того, что именно в районах щитов гранитный слой, не перекрытый осадочным, может быть пройден «насквозь», что позволило бы прикоснуться к породам базальтового слоя, увидеть разницу. Ранее предполагалось, что такая граница на Балтийском щите, где на поверхность выходят древние магматические породы, должна находиться на глубине примерно 7 км. За несколько лет бурения скважина неоднократно отклонялась от заданного вертикального направления, пересекая пласты с разной прочностью. Иногда буры ломались, и тогда приходилось начинать бурение заново, обходными стволами. Материал, который доставлялся на поверхность, исследовался разными учеными и постоянно приносил удивительные открытия. Так, на глубине около 2 км были найдены медно-никелевые руды, ас глубины 7 км был доставлен керн (так называется образец породы из бурав виде длинного цилиндра, в котором были обнаружены окаменевшие остатки древних организмов. Но, пройдя более 12 км к 1990 году, скважина таки не вышла за пределы гранитного слоя. В 1994 году бурение было остановлено. Кольская сверхглубокая — не единственная в мире скважина, которую закладывали для глубокого бурения. Подобные эксперименты велись в разных местах несколькими странами. Но только Кольская достигла таких отметок, за что была занесена в Книгу рекордов Гиннесса. Когда появились первые достоверные карты материков, многие учёные обратили внимание на схожесть очертаний побережий Африки и Южной Америки. Как будто колоссальные силы растащили в стороны от Атлантического океана прежде единую сушу, разорвав её на две части. Впервые такую гипотезу выдвинул в 1912 г. немецкий исследователь Альфред Вегенер. Он предположил, что материки движутся, назвав это дрейфом материков». По его представлениям, как льдины на поверхности океана, таки огромные массы суши плавают на жидкой поверхности верхней мантии. Судьба этой гипотезы была сложной, от полного неприятия её учёными до развития и становления теории. Позже многочисленные научные наблюдения за магнитными свойствами пород на дне Атлантики ещё раз подтвердили правильность этой теории. Многократно дополненная и изменённая гипотеза Вегенера легла в основу теории новой глобальной тектоники, или тектоники плит. Чем больше мы узнаем о Земле и её внутреннем строении, тем больше новых фактов требуют рассмотрения сточки зрения существующих теорий и гипотез. На сегодняшний день тектоника плит самая прогрессивная из них. Согласно этой теории, земная кора представляет собой подвижные участки — плиты, которые движутся по астеносфере. Движение начинается от зон спрединга (раздвига) в осевой части сре- динно-океанических хребтов. Подъём из глубин мантийного вещества наращивает океаническую земную кору. Но если где-то вещество увеличивается в своём объёме, то где-то оно должно поглощаться, иначе наша планета раздувалась бы подобно воздушному шару. Учёные предположили, что такое поглощение вещества океанической коры происходит в районах глубоководных желобов. Посмотрев на географическую карту, можно заметить, что все они расположены недалеко от побережий материков. Именно в этих местах постоянно происходят извержения вулканов и землетрясения. Согласно гипотезе, здесь находятся границы литосферных плит, которые пододвигаются одна под другую. Этот процесс назван субдукцией (поглощением). В местах субдукции плита с океанической корой пододвигается под другую, скорой материкового типа. Опустившись на глубину более 100 км, вещество коры начинает плавиться, превращаясь в магму. Такие типы сочленения плит назвали активными. На карте заметно, что в этих местах происходят почти все природные катаклизмы, связанные с внутренними силами Земли. Например, к зоне субдукции относится восточная граница плиты Наска, которая пододвигается под Южно-Американскую. У берегов Южной Америки находятся глубоководные Перуанский и Чилийский желоба, а высокогорные районы Анд, протянувшиеся вдоль побережья, изобилуют действующими и потухшими вулканами. Здесь также нередки землетрясения. На пассивных границах между плитами поглощения вещества не происходит, но внутренняя жизнь Земли здесь тоже неспокойна. Там, где плиты сходятся, возникают границы, называемые конвергентными, они выражены в рельефе высокими горами и глубоководными желобами. Некоторые границы между плитами проходят по материковой коре. Например, Эгейская плита сочленяется с Иранской в районе Армянского нагорья, близко от зоны недавних землетрясений в Армении, Иране, Турции. Рифтовые долины пролегают не только по дну океанов. Например, Восточно-Африканская рифтовая система находится внутриконтинентальной плиты. Возможно, за многие миллионы лет движение в этом районе приведет к более значительным смещениям. Рифт Красного моря представляет собой трещину в земной коре, которая постепенно увеличивается, так что, возможно, на месте Красного моря в далёком будущем возникнет новый океан. Сейчас вся литосфера представляется мозаикой из нескольких плит, постоянно двигающихся по поверхности астеносферы. Скорость этого движения совсем невелика, в среднем около 5 см в год. Так, Австралия дрейфует в сторону севера со скоростью около 10 см. Границы литосферных плит не совпадают с границами материков, хотя иногда и близки к ним. С движением плит связывают и представление о горообразовании. Там, где сталкиваются две плиты с континентальным типом коры, возникают горные системы планетарного масштаба. Так объясняется возникновение Гималаев — самой высокогорной части Альпийско-Гималайского горного пояса. Правильность гипотезы расколов, расхождения и соединения материков подтверждает и геологическое строение суши разных материков. Возраст пород по обе стороны Атлантики говорит о том, что некогда эти континенты представляли собой одно целое. Благодаря тектонике плит стало возможно восстановить древние страницы истории Земли и положения материков в прошлом. Литосферные плиты Земли Распределение суши и воды на нашей планете связано с наличием самых больших, планетарных форм рельефа — материков (или континентов) и океанических впадин. Посмотрев на физическую карту Земли, можно увидеть, что голубые воды океанов занимают большее пространство, чем материки. И поэтому вполне можно было бы назвать нашу планету не Землёй, а Океаном. ЧТО ДУМАЛИ ДРЕВНИЕ Древнегреческий учёный и философ Аристотель полагал, что вода растворяет горные породы на суше и образует пустоты, провалы. Воды устремляются в них, образуя моря и океаны. «Нерастворившиеся» и «непровалившиеся» участки соответствуют суше и горам. Древнеримский географ Страбон полагал, что возникновение больших участков суши и океанических впадин связано с колебаниями поверхности, при которых одни части опускаются и заполняются водой, а другие встают из-под неё в виде островов и даже материков. В XVIII веке появились учения двух разных направлений нептунизма (по имени бога морей Нептуна) и плутонизма (по имени бога подземного мира Плутона. Учёные-нептунисты полагали, что главную роль в формировании поверхности Земли играла вода. Из неё выпадали осадки, которые оседали на дне океана и превращались в горы. При снижении уровня воды появились участки суши. Плутонисты отдавали главную роль процессам внутри Земли, расплавлявшим недра. Образовавшиеся вулканы извергались и приподнимали горные породы, формируя сушу. Появлявшиеся впоследствии новые гипотезы связывали образование материков и океанов со сжатием недр, из-за которого появлялась твёр- дая корка — суша. В началеХХвекаавстрийс- кий геолог Э. Зюсс предположил, что многие участки современной суши были одним целыми составляли материк Гон- двану, а потом опустились под воду. Развитие представлений о строении Земли не прекращается и сейчас. Чем больше достоверных данных о строении и истории Земли находят учёные, тем более усложняются представления о возникновении и распределении на её поверхности материков и океанов. Строение земной коры под этими крупнейшими формами рельефа разное под материками более древняя, мощная (до 80 км) и сложная построению кора материкового типа, под океанами — молодая и более тонкая океаническая кора. ШЕСТЬ МАТЕРИКОВ и МИРОВОЙ ОКЕАН На нашей планете шесть материков Евразия, где мы живем, Северная Америка, Южная Америка, Африка, Антарктида и Австралия. Некоторые материки соединены между собой узкими перешейками Северная и Южная Америки — Панамским, Африка и Евразия Суэцким. Материковые побережья омываются водами Мирового океана, в который входят Тихий самый большой океан, Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый. Береговая линия материков не является их границей. Материки продолжаются Эдуард Зюсс (1831-1914 гг.) Так представляли строение нашей планеты в древности и подводой. Каждый из них опоясан подводной окраиной шельфом, материковым склоном и подножием этого склона — здесь и заканчивается материк. КАК ВОЗНИКЛИ МАТЕРИКИ И ОКЕАНЫ? Все материки более чем 100 млн лет назад представляли собой единую сушу — суперматерик Пан- гею. Можно сказать, что сейчас мы живем на обломках Пангеи, разошедшихся в разные стороны. Происходит это из-за движения литосферных плит. Раскалываясь по разломам-рифтам, перемещаясь и иногда вновь соединяясь, материки пришли к такому своему положению, которое мы видим сегодня. Но движение продолжается. Его признаки ощущаются в рифтовых зонах и особенно в районе срединно-океанических хребтов, где зарождается новая океаническая кора. Единый суперконтинент Пангея окружен океаном Панталасса и морем Тетис. Триасовый период мезозойской эры Пангея распалась, образовав шесть материков. Антропогеновый период кайнозойской эры Средиземное море, остаток моря Тетис ВПАДИНА АФАР В последнее время ученые обращают пристальное внимание на впадину Афар на территории Эфиопии в Африке. После землетрясения года в земной коре здесь появилась трещина шириной около четырёх километров, края которой продолжают медленно расходиться. Впадина Афар является продолжением Восточно-Африканской рифтовой системы. Это может говорить о том, что части Африки начинают разъезжаться друг от друга Какое чудо — минерал, Природы волшебство!.. Корнелиус Серл Хёлбат Минералы — природные соединения элементов, образующиеся в результате физико-химических процессов. Всего известно около тыс. минералов, изучением которых занимается наука минералогия. Минералы, состоящие из одного элемента, называются самородными. К ним относятся золото (Аи, серебро, алмаз (С, медь (Си, сера (S). Но чаще всего формула минерала довольно сложна. Например, формула турмалина: (Na,Ca)(Li,Vg,Al) 3 (Al,Fe,Mn) 6 (BO 3 )(Si 6 O 18 )(OH) 4 Гранат СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ С пай нос т ь — способность минерала раскалываться по опреде- лённым направлениям. Самый высший балл спайности у минерала слюды — он раскалывается на совершенно гладкие прозрачные пластинки. Благодаря этому в Средние века слюдой закрывали оконные проёмы — они были достаточно прочными и пропускали дневной свет. Твёрдость минералов определяется путем сравнения с другими минералами, принятыми за эталон различных степеней твёрдости. Для этого используется шкала Мооса, где каждому минералу присвоен номер в порядке возрастания твёрдости: 1 — тальк, 2 — гипс, 3 — кальцит, 4 — флюорит — апатит, 6 — полевой шпат, 7 — кварц, 8 — топаз, 9 — корунд, 10 — алмаз. Ф о р мы кристаллов минерала носят названия, связанные с количеством граней. Например, восьмигранный кристалл называется октаэдром, четырёхгранный — тетраэдром. Но минерал не всегда имеет кристаллическую форму. В природе существует поразительное множество минералов — слоистые, таблитчатые, дендритовые (те. похожие на дерево, почковидные и т.д. Цвет — важное свойство минералов. Некоторые минералы имеют настолько характерную окраску, что это даже отразилось в их названии. Например, минерал родонит получил название за розоватый цвет (от греч. rhodon — розовый, минерал альбит переводится как «белый». Принято различать цвет минерала и цвет черты минерала на белом куске фарфора. Иногда они не совпадают, что является хорошим признаком для определения минерала. Например, цвет минерала гематита — тёмно-крас- но-коричневый или чёрный. Но если провести кусочком гематита черту, то она окажется красной. Поэтому признаку минерал и получил свое название (от греч. haima — кровь Топазы Пирит Некоторые минералы называются породообразующими. Среди них роговая обманка, слюда, кварц, оливин, плагиоклаз. Они являются основным строительным материалом для природных соединений горных пород. Углерод (С образует сразу несколько минералов. Они формируются в различных условиях, и поэтому свойства их неодинаковы. Самый твёрдый из них — алмаз. Его происхождение связано сочень высокими температурами и давлением в недрах Земли. Самый мягкий — графит, известный всем по простому карандашу, грифель которого сделан из графита. Он образуется при метаморфизме (изменении) угля. КВАРЦ Один из самых распространённых минералов на Земле — кварц. Его удивительное разнообразие привело к тому, что камни с одинаковым составом SiO 2 , но отличающиеся по цвету, носят разные имена. Так, фиолетовую разновидность называют аметистом, жёлтую — цитрином, чёр- ную — морионом, прозрачную — горным хру- сталём. Призматические кристаллы кварца с горизонтальной штриховкой на гранях можно найти повсюду, в том числе ив городах. Скрытокристаллические разновидности кварца (те. те, в которых кристаллики очень малы) носят название халцедон. Это очень красивый слоистый камень, который часто используется в ювелирном деле. Красно-розовую разновидность называют карнеолом, оранжевую — сердоликом, зеленоватую хризопразом. Красивый полосчатый бело-голубой халцедон именуют агатом. Благодаря своей слоистости агаты стали прекрасным материалом для торевтов — резчиков по камню. Именно из агата выполнена знаменитая камея Гонзага — гемма, рельефный рисунок которой создан искусным сочетанием болеет м- ных и более светлых слов. В древности многие представители семейства кварца считались амулетами и оберегами. Горные породы — это агрегаты минералов оп- ределённого состава. По своему происхождению породы делятся на магматические, рождённые в недрах из вещества мантии осадочные, образующиеся из уже разрушенных и переотложенных (осаждённых) песка, глины, гальки, органических остатков и метаморфические, испытавшие на себе изменения условий формирования пород, при которых может измениться их состав. Выходы магматических пород на берегу озера Караколь МАГМАТИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ Как и следует из названия, магматические горные породы образовались из вещества магмы. На глубине магма находится в расплавленном состоянии, но при подъёме к поверхности она начинает затвердевать. В зависимости от состава и способа излияния магмы различают несколько видов магматических пород. Если магма застывает на глубине и не выходит на поверхность, породы называют плутоническими. Когда происходит излияние магмы, как при вулканизме, то образуются вулканические породы. Основные условия для формирования плутонических пород — большое давление, огромные температуры и достаточное время для кристаллизации. Посмотрим на гранит — пожалуй, самую известную плутоническую породу. Даже невооружённым глазом в нём заметны кристаллики кварца, слюды, полевого шпата. При вулканизме рождение пород происходит так быстро, что кристаллы не успевают сформироваться, поэтому чаще всего вулканические породы похожи на однородную массу, в которой лишь под микроскопом можно разглядеть маленькие кристаллы минералов. Присутствующие в магме газы при подъёме и извержении быстро улетучиваются, оставляя после себя в породе многочисленные маленькие пустоты. В результате образуются пористые породы — туф и пемза. Если расплав магмы не успевает раскристаллизоваться, получается вулканическое стекло обсидиан. САМЫЕ РАСПРОСТРАНЁННЫЕ МАГМАТИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ |