Строение планеты, на которой мы живем, издавна занимало умы ученых. Было высказано множество наивных суждений и гениальных догадок, однако доказать правоту или ошибочность любой гипотезы убедительными фактами до самого последнего времени никто не мог. Да и в наши дни, несмотря на колоссальные успехи науки о Земле, в первую очередь благодаря развитию геофизических методов исследования ее недр, не существует единого и окончательного мнения о строении внутренних частей земного шара.

Правда, в одном все специалисты сходятся между собой: Земля состоит из нескольких концентрических слоев, или оболочек, внутри которых расположено шаровидное ядро. Новейшие методы позволили с большой точностью измерить толщину каждой из этих вложенных друг в друга сфер, но что они собой представляют и из чего состоят, пока до конца еще не установлено.

Некоторые свойства внутренних частей Земли известны доподлинно, о других можно пока только догадываться. Так, с помощью сейсмического метода удалось установить скорость прохождения сквозь планету упругих колебаний (сейсмических волн), вызванных землетрясением или взрывом. Величина этой скорости, в общем, очень велика (несколько километров в секунду), но в более плотной среде она возрастает, в рыхлой — резко снижается, а в жидкой среде такие колебания быстро гаснут.

Сейсмические волны могут пройти сквозь Землю менее чем за полчаса. Однако, достигнув границы раздела слоев с различной плотностью, они частично отражаются и возвращаются к поверхности, где время их прибытия можно зарегистрировать чувствительными приборами.

О том, что под верхней твердой оболочкой нашей планеты расположен другой слой, догадывались еще в глубокой древности. Первым об этом сказал древнегреческий философ Эмпедокл, живший в V веке до нашей эры. Наблюдая за извержением знаменитого вулкана Этна, он увидел расплавленную лаву и пришел к выводу, что под твердой холодной оболочкой земной поверхности находится слой расплавленной магмы. Смелый ученый погиб при попытке проникнуть в жерло вулкана, чтобы получше узнать его устройство.

Идея об огненно-жидком строении глубоких земных недр получила наиболее яркое развитие в середине XVIII века в теории немецкого философа И. Канта и французского астронома П. Лапласа. Эта теория просуществовала до конца XIX века, хотя никому не удавалось измерить, на какой глубине кончается холодная твердая кора и начинается жидкая магма. В 1910 году югославский геофизик А. Мохоровичич сделал это, применив сейсмический метод. Изучая землетрясение в Хорватии, он обнаружил, что на глубине 60—70 километров скорость сейсмических волн резко меняется. Выше этого раздела, который был позднее назван границей Мохоровичича (или просто «Мохо»), скорость волн не превышает 6,5—7 километров в секунду, тогда как ниже она скачкообразно возрастает до 8 километров в секунду.

Таким образом, оказалось, что непосредственно под литосферой (корой) находится вовсе не расплавленная магма, а, напротив, стокилометровый слой, еще более плотный, чем кора. Его подстилает астеносфера (ослабленный слой), вещество которой находится в размягченном состоянии.

Некоторые исследователи считают, что астеносфера представляет собой смесь твердых гранул с жидким расплавом.

Если судить по скорости распространения сейсмических волн, то под астеносферой, вплоть до глубины 2900 километров, находятся сверхплотные слои.

Что представляет собой эта многослойная внутренняя оболочка (мантия), находящаяся между поверхностью «Мохо» и ядром, сказать трудно. С одной стороны, она имеет признаки твердого тела (в ней быстро распространяются сейсмические волны), с другой — мантия обладает несомненной текучестью.

Следует учесть, что физические условия в этой части недр нашей планеты совершенно необычны. Там господствуют высокая температура и колоссальное давление порядка сотен тысяч атмосфер. Известный советский ученый, академик Д. Щербаков считает, что вещество мантии хотя и твердое, но обладает пластичностью. Может быть, его можно сравнить с сапожным варом, который под ударами молотка разбивается на осколки с острыми краями. Однако со временем даже на морозе начинает растекаться подобно жидкости и течь под небольшой уклон, а достигнув края поверхности, капать вниз.

Центральная часть Земли, ее ядро, таит в себе еще больше загадок. Какое оно, жидкое или твердое? Из каких веществ состоит? Сейсмическими методами установлено, что ядро неоднородно и разделяется на два главных слоя — внешний и внутренний. Согласно одним теориям оно состоит из железа и никеля, согласно другим — из сверхуплотненного кремния. В последнее время выдвинута идея, будто центральная часть ядра железоникелевая, а наружная — кремниевая.

Понятно, что наиболее хорошо из всех геосфер известны те, которые доступны непосредственному наблюдению и исследованию: атмосфера, гидросфера и кора. Мантия, хотя она и близко подходит к земной поверхности, по-видимому, нигде не обнажается. Поэтому даже о ее химическом составе нет единого мнения. Правда, академик А. Яншин считает, что некоторые редкие минералы из так называемой группы мер-рихбита-реддерита, известные прежде лишь в составе метеоритов и недавно найденные в Восточных Саянах, представляют собой выходы мантии. Но эта гипотеза еще требует тщательной проверки.

Земная кора материков изучена геологами с достаточной полнотой. Большую роль в этом сыграли глубинные бурения. Верхний слой континентальной коры образован осадочными породами. Как показывает само название, они имеют водное происхождение, то есть частицы, образовавшие этот слой земной коры, осели из водной взвеси. Подавляющее большинство осадочных пород образовалось в древних морях, реже они обязаны своим происхождением пресноводным водоемам. В очень редких случаях осадочные породы возникли как результат выветривания непосредственно на суше.

Главнейшие осадочные породы — это пески, песчаники, глины, известняки, иногда каменная соль. Толщина осадочного слоя коры различна в разных частях земной поверхности. В отдельных случаях она достигает 20—25 километров, но кое-где осадков вовсе нет. В этих местах на «дневную поверхность» выходит следующий слой земной коры — гранитный.

Он получил такое название потому, что слагается как из самих гранитов, так и из близких к ним горных пород — гранитоидов, гнейсов и слюдистых сланцев.

Гранитный слой достигает толщины 25—30 километров и обычно прикрыт сверху осадочными породами. Самый нижний слой земной коры — базальтовый — для непосредственного изучения уже недоступен, так как на дневную поверхность нигде не выходит и глубокие скважины его не достигают. О строении и свойствах базальтового слоя судят исключительно по геофизическим данным. С большой степенью достоверности предполагается, что этот нижний слой коры состоит из магматических пород, близких к базальтам, происходящим из остывшей вулканической лавы. Мощность базальтового слоя достигает 15—20 километров.

До недавнего времени считалось, что строение земной коры повсюду одинаково и лишь в области гор она возвышается, образуя складки, а под океанами опускается, образуя гигантские чаши. Одним из результатов научно-технической революции было бурное развитие в середине XX века целого ряда наук, в том числе морской геологии. В этой отрасли человеческих знаний сделано немало кардинальных открытий, в корне изменивших прежние представления о строении коры под ложем океана. Было установлено, что если под окраинными морями и вблизи материков, то есть в области шельфа, кора еще в какой-то степени похожа на континентальную, то океаническая кора совершенно иная. Во-первых, она имеет совсем незначительную толщину: от 5 до 10 километров. Во-вторых, под дном океана она состоит не из трех, а всего лишь из двух слоев — осадочного толщиной 1—2 километра и базальтового. Гранитный слой, столь характерный для континентальной коры, продолжается в сторону океана только до материкового склона, где и обрывается.

Эти открытия резко активизировали интерес геологов к изучению океана. Появилась надежда обнаружить на морском дне выходы таинственного базальта, а может быть, и мантии. Крайне заманчиво выглядят и перспективы подводного бурения, с помощью которого можно добраться до глубинных слоев через сравнительно тонкий и легко преодолимый слой осадков.

1. Образование материков и океанов

Миллиард лет назад Земля уже была покрыта прочной оболочкой, в которой выделялись континентальные выступы и океанические впадины. Тогда площадь океанов была примерно в 2 раза больше площади материков. Но количество материков и океанов с тех пор существенно изменилось, изменилось и их расположение. Примерно 250 млн. лет назад на Земле был один материк – Пангея. Площадь его составляла примерно столько же, сколько площадь всех современных материков и островов вместе взятых. Этот суперконтинент омывался океаном, называемым Панталассой и занимавшим все остальное пространство на Земле.

Однако Пангея оказалась непрочным, недолговечным образованием. Со временем течения мантии внутри планеты поменяли направление, и теперь, поднимаясь из глубин под Пангеей и растекаясь в разные стороны, вещество мантии стало растягивать материк, а не сжимать его, как раньше. Примерно 200 млн. лет назад Пангея раскололась на 2 материка: Лавразию и Гондвану. Между ними появился океан Тетис (ныне это глубоководные части Средиземного, Черного, Каспийского морей и мелководный Персидский залив).

Течения мантии продолжали покрывать Лавразию и Гондвану сетью трещин и разваливать их на множество осколков, которые не оставались на определенном месте, а постепенно расходились в разные стороны. Их двигали течения внутри мантии. Некоторые исследователи считают, что именно эти процессы стали причиной гибели динозавров, но вопрос этот остается пока открытым. Постепенно между расходившимися осколками – материками – пространство заполнялось мантийным веществом, которое поднималось из недр Земли. Остывая, оно образовало дно будущих океанов. Со временем здесь появились три океана: Атлантический, Тихий, Индийский. По мнению многих ученых, Тихий океан – это остаток древнего океана Панталассы.

Позднее новые разломы охватили Гондвану и Лавразию. От Гондваны сначала обособилась суша, составляющая ныне Австралию и Антарктиду. Она начала дрейфовать на юго-восток. Потом и она раскололась на две неравные части. Меньшая – Австралия – устремилась на север, большая – Антарктида – на юг и заняла место внутри Южного полярного круга. Остальная часть Гондваны раскололась на несколько плит, наиболее крупные из них – Африканская и Южно-Американская. Эти плиты расходятся сейчас друг от друга со скоростью 2 см в год (см. Литосферные плиты).

Разломы охватили и Лавразию. Она раскололась на две плиты – Северо-Американскую и Евразиатскую, составляющую большую часть материка Евразия. Возникновение этого материка – величайший катаклизм в жизни нашей планеты. В отличие от всех других материков, в основе которых лежит по одному осколку древнего континента, в состав Евразии входят 3 части: Евразиатская (часть Лавразии), Аравийская (выступ Гондваны) и Индо-станская (часть Гондваны) литосферные плиты. Сближаясь друг с другом, они почти уничтожили древний океан Тетис. В формировании облика Евразии участвует и Африка, литосферная плита которой хоть и медленно, но сближается с Евразиатской. Результатом этого сближения являются горы: Пиренеи, Альпы, Карпаты, Судеты и Рудные горы (см. Литосферные плиты).

Сближение Евразиатской и Африканской литосферных плит происходит до сих пор, об этом напоминает деятельность вулканов Везувий и Этна, нарушающих спокойствие жителей Европы.

Сближение Аравийской и Евразиатской литосферных плит привело к дроблению и смятию в складки горных пород, попавшихся на пути их следования. Это сопровождалось сильнейшими вулканическими извержениями. В результате сближения этих литосферных плит возникло Армянское нагорье и Кавказ.

Сближение Евразиатской и Индостанской литосферных плит заставило содрогнуться весь континент от Индийского океана до Северного Ледовитого, при этом сам Индостан, отколовшийся изначально от Африки, пострадал незначительно. Итогом этого сближения явилось возникновение высочайшего в мире нагорья Тибет, окруженного еще более высокими цепями гор – Гималаев, Памира, Каракорума. Не удивительно, что именно здесь, в месте сильнейшего сжатия земной коры Евразиатской литосферной плиты, расположена самая высокая вершина Земли – Эверест (Джомолунгма), вздымающаяся на высоту 8848 м.

«Шествие» Индостанской литосферной плиты могло бы привести к полному расколу Евразиатской плиты, если бы внутри ее не существовало частей, способных выдержать напор с юга. В качестве достойного «защитника» выступила Восточная Сибирь, но земли, расположенные к югу от нее, сминались в складки, дробились и передвигались.

Итак, борьба между континентами и океанами продолжается уже не одну сотню миллионов лет. Главными участниками в ней выступают континентальные литосферные плиты. Каждый горный хребет, островная дуга, глубочайшая океаническая впадина – результат этой борьбы.

2. Строение материков и океанов

Материки и океаны являются наиболее крупными элементами в строении Земной коры. Говоря об океанах, следует иметь в виду строение коры в пределах участков, занимаемых океанами.

По составу земная кора континентальная и океаническая отличаются. Это в свою очередь накладывает отпечаток и на особенности их развития и строения.

Граница между материком и океаном проводится по подножию материкового склона. Поверхность этого подножия представляет собой аккумулятивную равнину с крупными холмами, которые образуются за счет подводных оползней и конусов выноса.

В строении океанов выделяют участки по степени тектонической подвижности, которая выражается в проявлениях сейсмической активности. По этому признаку выделяют:

· сейсмически активные области (океанские подвижные пояса),

· асейсмические области (океанские котловины).

Подвижные пояса в океанах представлены срединно-океаническими хребтами. Протяженность их до 20000 км, ширина – до 1000 км, высота достигает 2–3 км от дна океанов. В осевой части таких хребтов почти непрерывно прослеживаются рифтовые зоны. Они отмечаются высокими значениями теплового потока. Срединно-океанические хребты рассматриваются как участки растяжения земной коры или зоны спрединга.

Вторая группа структурных элементов – океанские котловины или талассократоны. Это равнинные, слабо всхолмленные участки морского дна. Мощность осадочного покрова здесь не более 1000 м.

Другим крупным элементом структуры является переходная зона между океаном и материком (континентом), часть геологов называют её подвижным геосинклинальным поясом. Это область максимального расчленения земной поверхности. Сюда входят:

1-островные дуги, 2 – глубоководные желоба, 3 – глубоководные впадины окраинных морей.

Островные дуги – это протяженные (до 3000 км) горные сооружения, образованные цепочкой вулканических сооружений с современным проявлением андезитобазальтового вулканизма. Пример островных дуг – Курило-Камчатская гряда, Алеутские острова и др. Со стороны океана островные дуги сменяются глубоководными желобами, которые представляют собой глубоководные депрессии протяженностью 1500–4000 км, глубиной 5–10 км. Ширина составляет 5–20 км. Днища желобов покрыты осадками, которые приносятся сюда мутьевыми потоками. Склоны желобов ступенчатые с разными углами наклона. Осадков на них не обнаружено.

Граница между островной дугой и склоном желоба представляет зону концентрации очагов землетрясений и называется зоной Вадати-Заварицкого-Беньофа.

Рассматривая признаки современных океанских окраин, геологи, опираясь на принцип актуализма, проводят сравнительно-исторический анализ подобных структур, формировавшихся в более древние периоды. К таким признакам относятся:

· морской тип осадков с преобладанием глубоководных отложений,

· линейная форма структур и тел осадочных толщ,

· резкое изменение мощностей и вещественного состава осадочных и вулканических толщ в крест простирания складчатых структур,

· высокая сейсмичность,

· специфический набор осадочных и магматических формаций и наличие формаций – индикаторов.

Из перечисленных признаков, последний является одним из ведущих. Поэтому определим, что такое геологическая формация. Прежде всего – это вещественная категория. В иерархии вещества земной коры вы знаете такую последовательность:

Геологическая формация – это следующая за горной породой более сложная ступень развития. Она представляет собой закономерные ассоциации горных пород, связанные единством вещественного состава и строения, которое обусловлено общностью их происхождения или сонахождения. Геологические формации выделяются в группах осадочных, магматических и метаморфических пород.

Для формирования устойчивых ассоциаций осадочных пород главными факторами являются тектоническая обстановка и климат. Примеры формаций и условия их формирования рассмотрим при анализе развития структурных элементов материков.

На материках выделяют два типа областей.

I тип совпадает с горными районами, в которых осадочные отложения смяты в складки и разбиты различными разломами. Осадочные толщи прорваны магматическими породами и метаморфизованы.

II тип совпадает с равнинными участками, на которых отложения залегают почти горизонтально.

Первый тип называют складчатой областью или складчатым поясом. Второй тип называют платформой. Это – главные элементы материков.

Складчатые области образуются на месте геосинклинальных поясов или геосинклиналей. Геосинклиналь – это подвижная протяженная область глубокого прогиба земной коры. Для неё характерно накопление мощных осадочных толщ, длительный вулканизм, резкая смена направления тектонических движений с образованием складчатых сооружений.

Геосинклинали подразделяются на:

Континентального типа земной коры океаническим. Поэтому к собственно океаническому дну относятся впадины дна океанов, расположенные за материковым склоном. Эти огромные впадины отличаются от материков не только строением земной коры, но и своими тектоническими структурами. Наиболее обширные площади океанического дна представляют собой глубоководные равнины, расположенные на глубинах 4-6 км и...

И впадин с резкими перепадами высот, измеряемыми сотнями метров. Все эти особенности строения осевой полосы срединных хребтов следует, очевидно понимать как проявление интенсивной глыбовой тектоники, причем осевые впадины представляют собой грабены, а по обе стороны от них срединный хребет разрывами разбит на поднятые и опущенные глыбы. Вся совокупность структурных особенностей, характеризующих...

Образовался первичный базальтовый слой Земли. Для архея было характерно образование первичных крупных водоемов (морей и океанов), появление первых признаков жизни в водной среде, образование древнего рельефа Земли, похожего на рельеф Луны. В архее произошло несколько эпох складчатости. Образовался мелководный океан с множеством вулканических островов. Сформировалась атмосфера, содержащая пары...

Вод в Южном Пассатном течении составляет 22...28 °С, в Восточно-Австралийском зимой с севера на юг меняется от 20 до 11 °С, летом - от 26 до 15 °С. Циркумполярное Антарктическое, или течение Западных ветров, входит в Тихий океан к югу от Австралии и Новой Зеландии и движется в субширотном направлении к берегам Южной Америки, где основная его ветвь отклоняется к северу и, проходя вдоль побережий...

Различно, причем обнаруживается зависимость состава коры от характера рельефа и внутреннего строения территории. Результаты геофизических исследований и глубоко бурения позволили выделить два основных и два переходных типа земной коры. Основные типы маркируют такие глобальные структурные элементы коры как континенты и океаны. Эти структуры прекрасно выражены Земли, и им свойственны континентальныйи океанический типы коры.

Континентальная кора развита под континентами и, как уже говорилось, имеет разную мощность. В пределах платформенных областей, соответствующих континентальным , это 35-40 км, в молодых горных сооружениях — 55-70 км. Максимальная мощность земной коры — 70-75 км — установлена под и Андами. В континентальной коре выделяются две толщи: верхняя — осадочная и нижняя — консолидированная кора. В консолидированной коре присутствуют два разноскоростных слоя: верхний гранито-метаморфический, сложенный гранитами и гнейсами, и нижний гранулитово-базитовый, сложенный высокометаморфизированными основными породами типа габбро или ультраосновными магматическими породами. Гранито-метаморфический слой изучен по кернам сверхглубоких скважин; гранулитово-базитовый — по геофизическим данным и результатам драгирования, что все еще делает его существование гипотетическим.

В нижней части верхнего слоя обнаруживается зона ослабленных пород, по составу и сейсмическим характеристикам мало чем отличающаяся от него. Причина ее возникновения — метаморфизм пород и их разуплотнение за счет потери конституционной воды. Вполне вероятно, что породы гранулитово-базитового слоя — это все те же породы, но еще более высоко метаморфизированные.

Океанская кора характерна для . Она отличается от континентальной по мощности и составу. Мощность ее колеблется от 5 до 12 км, составляя в среднем 6-7 км. Сверху вниз в океанской коре выделяются три слоя: верхний слой рыхлых морских осадочных пород до 1 км мощностью; средний, представленный переслаиванием базальтов, карбонатных и кремнистых пород, мощностью 1-3 км; нижний, сложенный основными породами типа габбро, часто измененными метаморфизмом до амфиболитов, и ультраосновными амфиболитами, мощность 3,5-5 км. Первые два слоя пройдены буровыми скважинами, третий охарактеризован материалом драгирования.

Субокеанская кора развита под глубоководными котловинами окраинных и внутренних морей (Черное, и др.), а также обнаружена в некоторых глубоких впадинах на суше (центральная часть Прикаспийской ). Мощность субокеанской коры 10-25 км, причем увеличена она преимущественно за счет осадочного слоя, залегающего непосредственно на нижнем слое океанской коры.

Субконтинентальная кора характерна для дуг (Алеутской, Курильской, Южно-Антильской и др.) и окраин материков. По строению она близка к континентальной коре, но имеет меньшую мощность — 20-30 км. Особенностью субконтинентальной коры является нечеткая граница между слоями консолидированных пород.

Таким образом, различные типы земной коры отчетливо разделяют Землю на океанические и континентальные блоки. Высокое положение континентов объясняется более мощной и менее плотной земной корой, а погруженное положение ложа океанов — корой более тонкой, но более плотной и тяжелой. Область шельфа подстилается континентальной корой и является подводным окончанием материков.

Структурные элементы коры . Помимо деления на такие планетарные структурные элементы как океаны и континенты, земная кора (и ) обнаруживает регионы (тектонически активные) и асейсмичные (спокойные). Спокойными являются внутренние области континентов и ложа океанов — континентальные и океанические платформы. Между платформами располагаются узкие сейсмичные зоны, которые маркируются , тектоническими подвижками. Эти зоны соответствуют срединно-океаническим хребтам и сочленениям островных дуг или окраинных горных хребтов и глубоководных желобов на периферии океана.

В океанах различают следующие структурные элементы:

• срединно-океанические хребты — подвижные пояса с осевыми рифтами типа грабенов;
• океанические платформы — спокойные области абиссальных котловин с осложняющими их поднятиями.

На континентах основными структурными элементами являются:

• горные сооружения (орогены), которые, подобно срединно-океаническим хребтам, могут обнаруживать тектоническую активность;
• платформы — в основном спокойные в тектоническом отношении обширные территории с мощным чехлом осадочных горных пород.

Горные сооружения разделяются и окаймляются пониженными территориями — межгорными прогибами и впадинами, которые заполнены продуктами разрушения хребтов. Например, Большой Кавказ окаймлен Западно-Кубанским, Восточно-Кубанским и Терско-Касписким передовыми прогибами, а от Малого отделен Рионской и Куринской межгорными впадинами.

Но не все древние горные сооружения были вовлечены в повторное горообразование. Большая их часть после выравнивания медленно опускалась, была залита морем, и на реликты горных массивов наслоилась толща морских . Так сформировались платформы. В геологическом строении платформ всегда присутствуют два структурно-тектонических этажа: нижний, сложенный метаморфизированными остатками былых гор, являющий собой фундамент, и верхний, представленный осадочными горными породами.

Платформы с докембрийским фундаментом считаются древними, а с палеозойским и раннемезозойским — молодыми. Молодые платформы располагаются между древними или окаймляют их. Например, между древними Восточно-Европейской и Сибирской находится молодая , а на южной и юго-восточной окраине Восточно-Европейской платформы начинаются молодые Скифская и Туранская платформы. В пределах платформ выделяются крупные структуры антиклинального и синклинального профиля, именуемые антеклизами и синеклизами.

Итак, платформы — это древние денудированные орогены, не затронутые более поздними (молодыми) горообразовательными движениями.

В противовес спокойным платформенным регионам на Земле имеются тектонически активные геосинклинальные области. Геосинклинальный процесс можно сравнить с работой огромного глубинного котла, где из ультраосновной и основной и материала литосферы “варится” новая легкая континентальная кора, которая, всплывая, наращивает континенты в окраинных () и спаивает их в межконтинентальных (Средиземноморская) геосинклиналях. Этот процесс завершается формированием складчатых горных сооружений, в сводовой части которых еще долгое время могут работать . Со временем рост гор прекращается, вулканизм затухает, земная кора вступает в новый цикл своего развития: начинается выравнивание горного сооружения.

Таким образом, там, где сейчас располагаются горные цепи, раньше были геосинклинали. Крупные структуры антиклинального и синклинального профиля в геосинклинальных регионах называются антиклинориями и синклинориями.

Континенты

Континенты, или материки, - это огромные массивы-плиты сравнительно мощной земной коры (толщина её 35-75 км), окружённые Мировым океаном, кора под которым тонкая. Геологические континенты несколько больше их географических очертаний, т.к. имеют подводные продолжения.

В строении континентов выделяются три типа структур: платформы (плоские формы), орогены (рождающиеся горы) и подводные окраины.

Платформы

Платформы отличаются пологохолмистым, низменным или платообразным рельефом. У них есть щиты и толстый многослойный чехол. Щиты сложены очень прочными породами, возраст которых от 1,5 до 4,0 млрд лет. Они возникли при высоких температурах и давлениях на больших глубинах.

Такие же древние и прочные породы слагают и остальную часть платформ, но здесь они скрыты под толстым плащом осадочных отложений. Этот плащ называется платформенным чехлом. Его действительно можно сравнить с чехлом для мебели, который сохраняет ее от повреждений. Части платформ, покрытые таким осадочным чехлом, называются плитами. Они плоские, как будто слои осадочных пород прогладили утюгом. Около 1 млрд лет назад начали накапливаться слои чехла, и процесс продолжается до настоящего времени. Если бы платформу можно было разрезать огромным ножом, то мы увидели бы, что она похожа на слоёный пирог.

ЩИТЫ имеют округлую и выпуклую форму. Они возникли там, где платформа очень длительное время медленно поднималась. Прочные породы подвергались разрушительному действию воздуха, воды, на них оказывала влияние смена высоких и низких температур. В результате они растрескивались и рассыпались на мелкие кусочки, которые уносились прочь, в окружающие моря. Щиты сложены очень древними, сильно изменёнными (метаморфическими) породами, образовавшимися несколько миллиардов лет на больших глубинах при высоких температурах и давлениях, В некоторых местах высокая температура заставляла породы плавиться, что приводило к формированию гранитных массивов.

Страницы: 1

Реферат

Строение и происхождение материков

Строение и возраст земной коры

Главными элементами рельефа поверхности нашей планеты являются материки и океанические впадины. Это деление не является случайным, оно обусловлено глубокими различиями строения земной коры под материками и океанами. Поэтому земная кора делится на два основных типа: на материковую и океаническую кору.

Толщина земной коры варьирует от 5 до 70 км, она резко различается под материками и океаническим дном. Наиболее мощная земная кора под горными областями материков - 50-70 км, под равнинами ее толщина уменьшается до 30-40 км, а под океаническим дном составляет всего 5-15 км.

Земная кора материков состоит из трех мощных слоев, отличающихся своим составом и плотностью. Верхний слой сложен сравнительно неплотными осадочными породами, средний называется гранитным, а нижний - базальтовым. Названия «гранитный» и «базальтовый» происходят из-за схожести этих слоев по составу и плотности с гранитом и базальтом.

Земная кора под океанами отличается от материковой не только своей толщиной, но и отсутствием гранитного слоя. Таким образом, под океанами присутствуют лишь два слоя - осадочный и базальтовый. На шельфе имеется гранитный слой, здесь развита кора материкового типа. Смена коры континентального типа на океанический происходит в зоне континентального склона, где гранитный слой истончается и обрывается. Океаническая кора изучена еще очень плохо по сравнению с земной корой материков.

Возраст Земли сейчас оценивают приблизительно в 4,2-6 млрд. лет по астрономическим и радиометрическим данным. Возраст древнейших пород материковой земной коры, изученных человеком, насчитывает до 3,98 млрд. лет (юго-западная часть Гренландии), а породы базальтового слоя имеют возраст свыше 4 млрд. лет. Несомненно, что эти породы не являются первичным веществом Земли. Предыстория этих древнейших пород длилась многие сотни миллионов, а может быть, и миллиарды лет. Поэтому возраст Земли приблизительно оценивают до 6 млрд. лет.

Строение и развитие земной коры материков

Самые крупные структуры земной коры материков - геосинклинальные складчатые пояса и древние платформы. Они сильно отличаются друг от друга по своему строению и истории геологического развития.

Прежде чем перейти к описанию строения и развития этих главных структур, необходимо рассказать о происхождении и сущности термина «геосинклиналь». Этот термин происходит от греческих слов «гео» - Земля и «синклино» - прогиб. Его впервые употребил американский геолог Д. Дэна более 100 лет назад, изучая Аппалач-ские горы. Он установил, что морские палеозойские отложения, которыми сложены Аппалачи, имеют в центральной части гор максимальную мощность, значительно большую, чем на их склонах. Этот факт Дэна объяснил совершенно правильно. В период осадконакопления в палеозойскую эру на месте Аппалачских гор располагалась прогибавшаяся впадина, которую он и назвал геосинклиналью. В ее центральной части прогибание шло интенсивнее, чем на крыльях, об этом свидетельствуют большие мощности отложений. Свои выводы Дэна подтвердил рисунком, на котором изобразил геосинклиналь Аппалачей. Учитывая, что осадконакопление в палеозое происходило в морских условиях, он отложил вниз от горизонтальной линии - предполагаемого уровня моря - все измеренные мощности отложений в центре и на склонах Аппалачских гор. На рисунке получилась ясно выраженная крупная впадина на месте современных Аппалачских гор.

В начале XX столетия известный французский ученый Э. Ог доказал, что геосинклинали играли большую роль в истории развития Земли. Он установил, что складчатые горные хребты образовались на месте геосинклиналей. Все площади материков Э. Ог разделил на геосинклинали и платформы; он разработал основы учения о геосинклиналях. Большой вклад в это учение внесли советские ученые А. Д. Архангельский и Н. С. Шатский, которые установили, что геосинклинальный процесс не только происходит в отдельных прогибах, но и охватывает обширные площади земной поверхности, названные ими геосинклинальными областями. Позже стали выделять огромные геосинклинальные пояса, в пределах которых расположено несколько геосинклинальных областей. В наше время учение о геосинклиналях переросло в обоснованную теорию геосинклинального развития земной коры, в создании которой ведущую роль играют советские ученые.

Геосинклинальные складчатые пояса представляют собой подвижные участки земной коры, геологическая история которых характеризовалась интенсивным осадконакоплением, многократно проявлявшимися складкообразовательными процессами и сильной вулканической деятельностью. Здесь накапливались мощные толщи осадочных пород, формировались магматические породы, часто проявлялись землетрясения. Геосинклинальные пояса занимают обширные участки материков, располагаясь между древними платформами или по их краям в виде широких полос. Геосинклинальные пояса возникли в протерозое, они имеют сложное строение и длительную историю развития. Выделяют 7 геосинклинальных поясов: Средиземноморский, Тихоокеанский, Атлантический, Урало-Монгольский, Арктический, Бразильский и Внутриафриканский.

Древние платформы - наиболее устойчивые и малоподвижные участки материков. В отличие от геосинклинальных поясов древние платформы испытывали медленные колебательные движения, в их пределах накапливались осадочные породы обычно небольшой мощности, отсутствовали складкообразовательные процессы, редко проявлялись вулканизм и землетрясения. Древние платформы образуют в составе континентов участки, являющиеся остовами всех материков. Это самые древние части материков, сформировавшиеся в архее и раннем протерозое.

На современных материках выделяют от 10 до 16 древних платформ. Наиболее крупными являются Восточно-Европейская, Сибирская, Северо-Американская, Южно-Американская, Африкано-Аравийская, Индостанская, Австралийская и Антарктическая.

Геосинклинальные складчатые пояса

Геосинклинальные складчатые пояса делят на большие и малые, различающиеся своими размерами и историей развития. Малых поясов насчитывают два, они расположены в Африке (Внутриафриканский) и в Южной Америке (Бразильский). Их геосинклинальное развитие продолжалось в течение всей протерозойской эры. Большие пояса начали свое геосинклинальное развитие позже - с позднего протерозоя. Три из них - Урало-Монгольский, Атлантический и Арктический - завершили свое геосинклинальное развитие еще в конце палеозойской эры, а внутри Средиземноморского и Тихоокеанского поясов до сих пор сохранились обширные территории, где геосинклинальные процессы продолжаются. Каждый геосинклинальный пояс имеет свои специфические особенности строения и геологического развития, но есть и общие закономерности в их строении и развитии.

Наиболее крупными частями геосинклинальных поясов являются геосинклинальные складчатые области, внутри которых выделяют более мелкие структуры - геосинклинальные прогибы и геоантиклинальные поднятия (геоантиклинали). Прогибы являются основными элементами каждой геосинклинальной области - участками интенсивного прогибания, осадконакопления и вулканизма. В пределах геосинклинальной области могут быть два, три и более таких прогибов. Геосинклинальные прогибы отделены друг от друга приподнятыми участками - геоантиклиналями, где в основном шли процессы размыва. Несколько геосинклинальных прогибов и расположенных между ними геоантиклинальных поднятий образуют геосинклинальную систему.

Примером может служить обширный Средиземноморский пояс, протянувшийся через все восточное полушарие от западного побережья Европы и северо-запада Африки до островов Индонезии включительно. Внутри этого пояса выделяют несколько геосинклинальных складчатых областей: Западно-Европейскую, Альпийскую, Северо-Африканскую, Индокитайскую и др. В каждой из этих складчатых областей выделяют много геосинклинальных систем. Особенно много их в сложно построенной Альпийской складчатой области: геосинклинальные системы Пиренеев, Альп, Карпат, Крымско-Кавказская, Гималайская и др.

В сложной и длительной истории развития геосинклинальных складчатых областей выделяют два этапа - главный и заключительный (орогенный).

Главный этап характеризуется процессами глубокого опускания земной коры в геосинклинальных прогибах, являющихся основными участками осадконакопления. В это же время в соседних геоантиклиналях происходит воздымание, они становятся местами размыва и сноса обломочного материала. Резко дифференцированные процессы опускания в геосинклиналях и поднятия в геоантиклиналях приводят к дроблению земной коры и к возникновению многочисленных глубоких разрывов в ней, называемых глубинными разломами. По этим разломам с больших глубин поднимается вверх колоссальная масса вулканического материала, который образует на поверхности земной коры - на суше или на океаническом дне - многочисленные вулканы, изливающие лаву и извергающие при взрывах вулканический пепел и массу обломков горных пород. Таким образом, на дне геосинклинальных морей наряду с морскими осадками - песками и глинами - накапливается и вулканический материал, который то образует огромные толщи эффузивных пород, то переслаивается со слоями осадочных пород. Этот процесс происходит непрерывно в течение длительного опускания геосинклинальных прогибов, в результате чего накапливается многокилометровая толща вулканогенно-осадочных пород, объединяемых под названием вулканогенно-осадочной формации. Этот процесс происходит неравномерно, в зависимости от величины движений земной коры в геосинклинальных областях. В периоды более спокойного прогибания глубинные разломы «залечиваются» и не поставляют вулканический материал. В эти промежутки времени накапливаются меньшие по мощности карбонатная (известняки и доломиты) и терригенная (пески и глины) формации. В глубоких участках геосинклинальных прогибов осаждается тонкий материал, из которого образуется глинистая формация.

Процесс накопления мощных геосинклинальных формаций все время сопровождается движениями земной коры - опусканиями в геосинклинальных прогибах и поднятиями в геоантиклинальных участках. В результате этих движений слои накопившихся мощных осадков подвергаются различным деформациям и приобретают сложноскладчатую структуру. Наиболее сильно складкообразовательные процессы проявляются в конце главного этапа развития геосинклинальных областей, когда опускание геосинклинальных прогибов прекращается и начинается общее поднятие, которое охватывает сначала геоантиклинальные участки и краевые части прогибов, а затем и их центральные части. Это приводит к интенсивному смятию в складки всех слоев, образовавшихся в геосинклинальных прогибах. Море отступает, осадконакопление прекращается и смятые в сложные складки слои оказываются выше уровня моря; возникает сложноскладчатая горная область. К этому времени - к концу главного геосинклинального этапа - приурочено внедрение крупных гранитных интрузий, с которыми связано образование многих месторождений металлических полезных ископаемых.

Геосинклинальные складчатые области вступают во второй, орогенный этап своего развития вслед за поднятиями, происшедшими в конце главного этапа. На орогенном этапе продолжаются процессы поднятия и образования крупных горных цепей и массивов. Параллельно с формированием горных гряд образуются крупные впадины, разделенные горными массивами. В этих впадинах, называемых межгорными, происходит накопление грубообломочных пород - конгломератов и грубых песков, получивших название молассовой формации. Кроме межгорных впадин, молассовая формация накапливается и в краевых частях платформ, примыкающих к образовавшимся горным массивам. Здесь на орогенном этапе, возникают так называемые краевые прогибы, в которых происходит накопление не только молассовой формации, но и соленосной или угленосной формации, в зависимости от климатических условий и условий осадконакопления. Орогенный этап сопровождается складкообразовательными процессами и внедрением больших гранитных интрузий. Геосинклинальная область постепенно превращается в очень сложно построенную складчатую горную область. Окончание орогенного этапа знаменует окончание геосинклинального развития - прекращаются процессы горообразования, складчатости, прогибания межгорных впадин. Горная страна вступает в платформенный этап, который сопровождается постепенным сглаживанием рельефа и медленным накоплением спокойно залегающих пород платформенного чехла поверх сложноскладчатых, но нивелированных с поверхности геосинклинальных отложений. Формируется платформа, складчатым основанием (фундаментом) которой становятся перемятые в складки породы, образовавшиеся в геосинклинальных условиях. Собственно платформенными являются осадочные породы платформенного чехла.

Процесс развития геосинклинальных областей со времени образования первых геосинклинальных прогибов до превращения их в платформенные области продолжался десятки и сотни миллионов лет. В результате этого длительного процесса многие геосинклинальные области внутри геосинклинальных поясов и даже целые геосинклинальные пояса полностью превратились в платформенные территории. Платформы, образовавшиеся внутри геосинклинальных поясов, получили название молодых, так как их складчатое основание сформировалось значительно позже, чем у древних платформ. По времени формирования фундамента различают три главных типа молодых платформ: с докембрийским, палеозойским и мезозойским складчатым основанием. Фундамент первых платформ сформировался в конце протерозоя после байкальской складчатости, в результате которой возникли складчатые структуры - байкалиды. Фундамент вторых платформ сформировался в конце палеозоя после герцинской складчатости, в результате которой возникли складчатые структуры - герциниды. Фундамент третьего типа платформ образовался в конце мезозоя после мезозойской складчатости, в результате которой возникли складчатые структуры - мезозоиды.

PAGE_BREAK--

В пределах областей байкальской и палеозойской складчатости, которые сформировались как складчатые области много сотен миллионов лет назад, большие площади покрыты достаточно мощным платформенным чехлом (сотни метров и первые километры). В пределах областей мезозойской складчатости, которые сформировались как складчатые области значительно позже (время проявления складчатости от 100 до 60 млн. лет), платформенный чехол смог образоваться на сравнительно небольших участках, а на значительных площадях поверхности Земли здесь обнажены складчатые структуры мезозоид.

Заканчивая описание строения и развития геосинклинальных складчатых поясов, следует охарактеризовать их современную структуру. Ранее было уже отмечено, что оба малых пояса - Бразильский и Внутриафриканский, а также три из больших поясов - Урало-Монгольский, Атлантический и Арктический - давно закончили свое геосинклинальное развитие. В наше время геосинклинальный режим продолжает сохраняться на значительных площадях Средиземноморского и Тихоокеанского поясое. Современные геосинклинальные области Тихоокеанского пояса находятся на главном этапе, они сохранили подвижность до настоящего времени, здесь интенсивно проявляются опускания и поднятия отдельных участков, современные складкообразовательные процессы, землетрясения, вулканизм. Иная картина наблюдается в пределах Средиземноморского пояса, где современная Альпийская геосинклинальная область была охвачена молодой кайнозойской альпийской складчатостью и находится сейчас на орогенном этапе. Здесь самые высокие на Земле горные массивы (Гималаи, Каракорум, Памир и др.), которые до сих пор являются поставщиками грубообломочного материала в расположенные рядом межгорные впадины. В Альпийской геосинклинальной области еще достаточно часты землетрясения, иногда проявляют свое действие отдельные вулканы. Геосинклинальный режим здесь завершается.

Геосинклинальные складчатые области являются основными источниками добычи важнейших полезных ископаемых. Среди них наибольшую роль играют руды различных металлов: меди, свинца, цинка, золота, серебра, олова, вольфрама, молибдена, никеля, кобальта и др. К осадочным породам межгорных впадин и краевых прогибов приурочены крупные месторождения каменного угля, нефтяные и газовые месторождения.

Древние платформы

Главной особенностью строения всех платформ является наличие двух резко отличных друг от друга структурных этажей, называемых, фундаментом и платформенным чехлом. Фундамент имеет сложное строение, он образован сильно складчатыми и метаморфизованными породами, прорванными разнообразными интрузиями. Платформенный чехол залегает почти горизонтально на размытой поверхности фундамента с резким угловым несогласием. Он образован слоями осадочных горных пород.

Древние и молодые платформы различаются по времени образования складчатого фундамента. У древних платформ породы фундамента формировались в архее, раннем и среднем протерозое, а породы платформенного чехла начали накапливаться с позднего протерозоя и продолжали формироваться в течение палеозойской, мезозойской и кайнозойской эр. На молодых платформах фундамент образовался позже, чем на древних, соответственно позже началось и накопление пород платформенного чехла.

Древние платформы покрыты чехлом осадочных пород, но в некоторых местах, где этот чехол отсутствует, фундамент выходит на поверхность. Участки выхода фундамента называют щитами, а территории, покрытые чехлом, - плитами. На плитах выделяют два типа платформенных впадин. Одни из них - синеклизы - представляют собой плоские и обширные впадины. Другие - авлакогены - узкие, длинные, ограниченные с боков разломами, глубокие прогибы. Кроме того, на плитах есть участки, где фундамент приподнят, но не выходит на поверхность. Это антеклизы, они обычно разделяют соседние синеклизы.

Фундамент обнажается на северо-западе в пределах Балтийского щита, а большая часть разреза располагается на Русской плите. На Русской плите видна широкая и пологая Московская синеклиза, центральная часть которой находится в окрестностях Москвы. Далее на юго-восток, в районах Курска и Воронежа, расположена Воронежская антеклиза. Здесь фундамент приподнят и прикрыт маломощным платформенным чехлом. Еще южнее, в пределах Украины, находится узкий, но очень глубокий Днепровско-Донецкий авлакоген. Здесь фундамент погружен на очень большую глубину по крупным разломам, расположенным по обе стороны авлакогена.

Породы фундамента древних платформ формировались в течение очень длительного времени (архей - ранний протерозой). Они неоднократно подвергались процессам складчатости и метаморфизма, в результате чего стали крепкими - кристаллическими. Они смяты в чрезвычайно сложные складки, имеют большую мощность, в их составе широко распространены магматические породы (эффузивные и интрузивные). Все эти признаки свидетельствуют о том, что породы фундамента формировались в геосинклинальных условиях. Процессы складкообразования закончились в раннем протерозое, они завершили геосинклинальный режим развития.

Начался новый этап - платформенный, который продолжается и в настоящее время.

Породы платформенного чехла, которые начали накапливаться с позднего протерозоя, резко отличаются по строению и составу от кристаллических пород фундамента. Они не складчаты, не метаморфизованы, имеют небольшие мощности, в их составе редко встречаются магматические породы. Обычно породы, слагающие платформенный чехол, залегают горизонтально и имеют осадочное морское или континентальное происхождение. Они образуют отличные от геосинклинальных платформенные формации. Эти формации, покрывающие плиты и заполняющие впадины - синеклизы и авлакогены, представлены чередующимися глинами, песками, песчаниками, мергелями, известняками, доломитами, которые образуют слои, очень выдержанные по составу и мощности. Характерной платформенной формацией является также писчий мел, образующий слои в несколько десятков метров. Иногда встречаются вулканогенные породы, получившие название трапповой формации. В континентальных условиях при теплом влажном климате накапливалась мощная угленосная формация (чередование песчаников и глинистых пород с прослоями и линзами каменного угля), а в условиях сухого жаркого климата - формация красноцветных песчаников и глин или соленосная формация (глины и песчаники с прослоями и линзами солей).

Резко различное строение фундамента и платформенного чехла свидетельствует о двух крупных этапах в развитии древних платформ: геосинклинальном (формирование фундамента) и платформенном (накопление платформенного чехла). Платформенному этапу предшествовал геосинклинальный.

Строение океанического дна

Несмотря на то, что океанологические исследования очень сильно возросли за два последних десятилетия и широко проводятся в настоящее время, геологическое строение дна океанов остается еще плохо изученным.

Известно, что в пределах шельфа продолжаются структуры материковой земной коры, а в зоне континентального склона происходит смена континентального типа земной коры океаническим. Поэтому к собственно океаническому дну относятся впадины дна океанов, расположенные за материковым склоном. Эти огромные впадины отличаются от материков не только строением земной коры, но и своими тектоническими структурами.

Наиболее обширные площади океанического дна представляют собой глубоководные равнины, расположенные на глубинах 4-6 км и разделенные подводными возвышенностями. Особенно крупные глубоководные равнины имеются в Тихом океане. По краям этих огромных равнин расположены глубоководные желоба - узкие и очень длинные прогибы, вытянутые на сотни и тысячи километров.

Глубина дна в них достигает 10-11 км, а ширина не превышает 2-5 км. Это самые глубокие участки на поверхности Земли. По окраинам этих желобов расположены цепочки островов, называемые островными дугами. Таковыми являются Алеутская и Курильская дуги, острова Японии, Филиппинские, Самоа, Тонга и др.

На дне океана встречается много различных подводных возвышенностей. Одни из них образуют настоящие подводные горные хребты и цепи гор, другие поднимаются со дна в виде отдельных холмов и гор, третьи появляются над поверхностью океана в виде островов.

Исключительное значение в структуре дна океанов имеют срединно-океанические хребты, получившие свое название потому, что впервые были обнаружены посредине Атлантического океана. Они прослежены на дне всех океанов, образуя единую систему поднятий на расстоянии более 60 тыс. км. Это одна из самых грандиозных тектонических зон Земли. Начинаясь в водах Северного Ледовитого океана, она протягивается широкой грядой (700-1000 км) в средней части Атлантического океана и, огибая Африку, проходит в Индийский океан. Здесь эта система подводных хребтов образует две ветви. Одна идет в Красное море; другая огибает с юга Австралию и продолжается в южной части Тихого океана до берегов Америки. В системе срединно-океанических хребтов часто проявляются землетрясения и сильно развит подводный вулканизм.

Современные скудные геологические данные о строении океанических впадин не позволяют еще решить проблему их происхождения. Пока можно лишь сказать, что разные океанические впадины имеют различное происхождение и возраст. Наиболее древний возраст имеет впадина Тихого океана. Большинство исследователей считает, что она возникла еще в докембрии и ее ложе является остатком древнейшей первичной земной коры. Впадины других океанов более молодые, большинство ученых считает, что они образовались на месте ранее существовавших материковых массивов. Наиболее древней из них является впадина Индийского океана, предполагается, что она возникла в палеозойскую эру. Атлантический океан возник в начале мезозоя, а Северный Ледовитый - в конце мезозоя или в начале кайнозоя.

Литература

1.Аллисон А., Палмер Д. Геология. – М., 1984

2.Вологдин А.Г. Земля и жизнь. – М., 1996

3.Войткевич Г.В. Геологическая хронология Земли. – М., 1994

4.Добровольский В.В. Якушова А.Ф. Геология. – М., 2000