Причина движения
Главной движущей силой материков является конвекция. Это явление представляет собой определенные процессы непрерывного движения веществ в земной коре. Так, особо высокая температура, выходящая за отметку 5 тыс. градусов по Цельсию, наблюдается в центральной части планеты. В процессе нагревания слои, находящиеся в недрах Земли, поднимаются. Со слоями более низкой температуры наблюдается прямо противоположная тенденция, поскольку они двигаются обратно к центру.
В результате конвекции образуется непрерывное движение веществ различной температуры, что и приводит к движению тектонических (литосферных) плит. Необходимо отметить тот факт, что скорость их передвижения составляет в среднем от двух до двух с половиной сантиметров в год. Такая характерная динамика сопоставима со скоростью роста человеческих ногтей.
Результатом деформации земной поверхности является возникновение целых горных комплексов, таких как Урал, Алтай и Кавказ, находящихся на территории России. Кроме того, сюда можно отнести Гималаи, Альпы, Анды, а также систему разломов Сан-Андреас.
При изучении сути тектоники необходимо определить, какие существуют виды тектонических структур. Так, среди них можно выделить следующие:
- дивергентная. Суть этого вида состоит в отдалении двух литосферных блоков, в результате чего образуются пропасти или горный комплекс в разных частях планеты;
- конвергентная. При этом типе происходит процесс максимального сближения двух плит, при котором более тонкий блок заходит на более плотный. Это приводит к формированию горных хребтов;
- скользящая. Её основная цель состоит в отдалении двух блоков в прямо противоположных направлениях друг от друга.
Необходимо отметить тот факт, что скользящая тектоническая структура характерна для такого материка, как Африка. На её поверхности сейчас наблюдается много разломов, особенно на территории Кении. Ученые прогнозируют, что спустя десять миллионов лет африканский континент в качестве единого целого полностью прекратит свое существование. Помимо дивергентной, конвергентной, а также скользящей тектонической структуры, выделяют континентальные, океанические и смешанные литосферные блоки.
https://youtube.com/watch?v=Ez2SaR_aV-w
Типы тектонических движений
Все многообразие тектонических движений можно свести к двум главнейшим типам: вертикальным (радиальным) и горизонтальным (тангенциальным) движениям. Первые направлены по радиусу Земли и выражаются в поднятии или опускании различных по масштабам блоков литосферы, вторые проявляются в виде горизонтального смещения этих блоков.
Горизонтальные тектонические движения земной коры
Существование различных типов тектонических движений земной коры сейчас строго доказано. Вертикальные движения особенно четко фиксируются в прибрежной зоне, так как с ними связано наступление моря на сушу (трансгрессия) или отступление его (регрессия). В некоторых районах мира эти явления угрожают жизни людей, благосостоянию целых городов и стран. В последние годы тревожные сигналы поступают из Венеции, которая неуклонно затапливается морем. Разрушаются бесценные памятники старины. Уже сейчас около 80% городских зданий нуждаются в реставрации. Список произведений искусства, подлежащих спасению в первую очередь, состоит из 16 тысяч наименований. По предварительным подсчетам реставрация города и его защита от наступающего моря обойдется в 65 миллиардов евро.
Трансгрессии моря как результат нисходящих вертикальных тектонических движений активно проявляются на побережье Голландии и Бельгии. Скорость опускания дневной поверхности доходит здесь до 3 мм/год. Половина территории Голландии уже лежит ниже уровня моря. Чтобы защитить себя и плодородные земли побережий, жители этих стран, начиная с 10 века, возводят дамбы, высота которых сейчас уже достигает 20—25 метров, а протяженность превосходит 1800 км.
Казалось бы, морская трансгрессия может быть объяснена общим подъемом уровня Мирового океана. Однако во многих прибрежных районах наблюдается обратная картина: море регрессирует. Об этом свидетельствуют различные древние портовые постройки, расположенные иногда от моря на значительном расстоянии. Так, развалины финикийского порта Утика обнаружены в 12 километрах от береговой линии Средиземного моря. На Новой Земле до сих пор сохранились избушки рыбаков, высоко поднятые сейчас над уровнем моря, и столбы, к которым рыбаки-поморы привязывали свои лодки. В пределах суши различными геодезическими методами также установлены поднимающиеся и опускающиеся участки земной коры.
Горизонтальные движения не менее широко развиты на Земле и фиксируются с помощью различных научных методов. Геодезическими методами, например, установлено горизонтальное смещение отдельных районов Западной Европы (Южная Бавария) со скоростью до 2,5 сантиметров за 100 лет. Скорость горизонтальных движений вдоль калифорнийского разлома Сан-Андреас составляет 1,5 сантиметра в год. С момента зарождения этого разлома (около 200 млн. лет назад) горизонтальное смещение по нему блоков земной коры составило 600 км. Геофизикам удалось установить сближение хребтов Гиссарского и Петра Первого со скоростью 20 миллиметров в год.
Тектонические движения земной коры проявлялись на протяжении всей геологической истории нашей планеты, в каждой точке ее поверхности. Однако интенсивность движений, их взаимоотношение друг с другом во времени менялось. Совокупность тектонических движений называют тектогенезом. Считают, что процесс тектогенеза протекает непрерывно и прерывисто, то есть на фоне относительно спокойного проявления вертикальных и горизонтальных движений отмечаются эпохи их резкой активизации, которые приводят к существенным качественным изменениям и перестройке структуры земной коры. Такие максимумы тектонической активности называют тектономагматическими эпохами (эпохами складчатости, или эпохами диастрофизма). Тектономагматические эпохи в свою очередь состоят из более мелких вспышек интенсивности тектонической деятельности— тектономагматических фаз (фазы складчатости)
Зачем нужно изучать земную кору
Основной наукой, изучающей земную кору в целом, является геология. К предметам её изучения относятся состав, строение, движение и история развития земной коры, а также залегающих в ней полезных ископаемых.
Многие полезные ископаемые (уголь, нефть, руды металлов) необходимы для развития промышленности, их используют как топливо или сырьё для производства необходимых материалов и продуктов
Открытие новых месторождений полезных ископаемых важно для оценки имеющихся запасов и прогнозов по их использованию
Изучение горных пород, слагающих слои земной коры, позволяют учёным делать выводы об историческом прошлом нашей планеты. По органическим горным породам можно определять, какие живые организмы населяли нашу планету в древности.
Влияние тектонических структур на климат и растительность
Тектонические структуры, такие как горы, плато и долины, имеют значительное влияние на климат и растительность в данном регионе. Эти структуры оказывают влияние на местные климатические условия, включая осадки, температуру и влажность, а также на типы растительности, которые могут развиваться в данных условиях.
Горные цепи, например, влияют на климатические условия, создавая блокирующий эффект против влажных ветров. Когда влажные ветры поднимаются над горами, они охлаждаются и выпадает больше осадков, что приводит к формированию лесных областей на склонах и сухих районов на другой стороне. Это объясняет различие в растительности между восточными и западными склонами горных цепей.
Плато также оказывает влияние на климатические условия и растительность. Благодаря своей высоте плато обычно холоднее, чем прибрежные районы. Он также может иметь специфический набор осадков, так как поднятые над плато воздушные массы могут быстро охлаждаться и выпадать в виде осадков. Растительность на плато часто представлена сухостойной травой и кустарниками, а также деревьями, которые могут выживать в суровых условиях.
Долины обычно являются областями более высокой влажности и теплоты. Это связано с тем, что долины часто имеют больше осадков и менее сильные ветры, благодаря географическому положению и эффекту накопления влаги. В результате растительность в долинах может быть более богатой и разнообразной, включая густые леса, луга и болота.
Пример различий в растительности в зависимости от тектонических структур:
Тектоническая структура
Климат и осадки
Растительность
Горы
Больше осадков на восточной стороне гор, сухой на западной стороне
Леса на склонах, сухие районы на западной стороне
Плато
Холодный климат, осадки в виде снега
Сухостойная трава, кустарники, специализированные деревья
Долины
Более высокая влажность, часто больше осадков
Леса, луга, болота
Таким образом, тектонические структуры играют важную роль в формировании климата и растительности в данном регионе. Понимание этих взаимосвязей помогает ученым и планировщикам использовать знания о тектонических структурах для устойчивого управления природными ресурсами и сохранения биоразнообразия.
Слайд 27Наиболее быстрой формой современных движений являются землетрясения, когда возможны “мгновенные”
вертикальные смещения на несколько десятков метров и горизонтальные смещения на
несколько сотен метров.Для предсказания землетрясений в сейсмоопасных зонах часто используют наклономеры и деформографы (дополнительно к сейсмостанциям, режимным гидрогеологическим скважинам и др. объектам прогнозирования землетрясений)С помощью наклономеров ведутся непрерывные наблюдения за изменением уклона земной поверхности, а с помощью деформографов непрерывные наблюдения за напряженным состоянием горных пород (малейшие изменения наклона земной поверхности и (или) напряженного состояния недр могут являться предвестниками землетрясений)
Современные быстрые движения
Прогнозирование сейсмоопасности и опасных природных явлений
Сейсмические явления являются одним из наиболее опасных природных явлений на планете Земля. Научные исследования и опыт показывают, что прогнозирование сейсмоопасности позволяет сократить потери как в человеческих жизнях, так и в материальных средствах.
Основными инструментами для прогнозирования сейсмоопасности являются сейсмографы и геофизические станции, которые позволяют регистрировать и анализировать сейсмические данные. Данные, полученные от этих устройств, обрабатываются и анализируются с помощью компьютерных программ и методов математической статистики.
Опасные природные явления также могут быть прогнозированы с помощью различных методов и технологий. Например, метеорологические данные могут помочь спрогнозировать флуды, ураганы и другие стихийные бедствия.
Кроме того, использование дистанционного зондирования Земли позволяет постоянно мониторить изменения в климате и среде, что может помочь в определении мест, наиболее подверженных опасным природным явлениям.
Таким образом, прогнозирование сейсмоопасности и опасных природных явлений является важной задачей, которая позволяет защитить население от возможных угроз, а также минимизировать последствия природных бедствий
Тектонические структуры
Тектонические структуры представляют собой большие участки земной коры, которые ограничены глубинными разломами. Изучением движения и строения тектонической структуры занимается наука тектоника.
К крупнейшим тектоническим структурам относятся:
- Платформа – достаточно устойчивый участок земной коры с относительно ровной поверхностью. Как правило, он располагается на месте некогда разрушенных складчатых сооружений и имеет двухслойное строение: внизу залегает твердый кристаллический фундамент, а на нем – осадочные, более «молодые» породы.
- Подвижный пояс – удлиненный участок земной коры, в пределах которого ранее происходили и продолжают происходить в настоящее время движения земной коры.
- Впадины – глубоко вогнутые участки земной коры, наполненные вулканическими и осадочными породами. Впадины широко распространены как на подвижных поясах, так и на платформах.
Рис. 2. Восточно-Европейская платформа.
Влияние внутренних и внешних процессов на формирование рельефа
На территории России известны Балтийский, Алданский и Анабарский щиты. В пределах щитов древних платформ выделяют три комплекса пород архейского и нижнепротерозойского возраста:
Зеленокаменные пояса, представленные мощными толщами закономерно перемежающихся пород от ультраосновных и основных вулканитов (от базальтов и андезитов к дацитам и риолитам) к гранитам. Их протяжённость до 1000 км при ширине до 200 км.
Комплексы орто- и пара- гнейсов, образующие в сочетании с гранитными массивами поля гранитогнейсов. Гнейсы отвечают по составу гранитам и обладают гнейсовидной текстурой.
Гранулитовые (гранулито-гнейсовые) пояса, под которыми понимаются метаморфические породы, сформировавшиеся в условиях средних давлений и высоких температур (750-1000° C) и содержащие кварц, полевой шпат и гранат.
Участки где фундамент перекрыт всюду мощным осадочным чехлом называют плитами. Большинство молодых платформ по этой причине называют иногда просто плитами.
Наиболее крупными элементами платформ являются синеклизы: обширные впадины или прогибы с углами наклона всего в несколько минут, что соотвествуют первым метрам на километр движения. В качестве примера синеклиз можно назвать Московскую с центром вблизи одноименного города и Прикаспийскую в пределах Прикаспийской низменности. В противоположность синеклизам крупные поднятия платформ называются антеклизами. На Европейской территории России известны Белорусская, Воронежская и Волго-Уральская антеклизы.
Крупными отрицательными элементом платформ являются также грабены или авлакогены: узкие протяжённые участки, линейно ориентированные и ограниченные глубинными разломами. Бывают простыми и сложными. В последнем случае наряду с прогибами в их состав входят поднятия — горсты. Вдоль авлакогенов развит эффузивный и интрузивный магматизм с которым связано формирование вулканических покровов и трубок взрыва. Все магматические породы в пределах платформ называются траппами.
Более мелкими элементами являются валы, купола и т.д.
Литосферные платформы испытывают вертикальные колебательные движения: поднимаются или опускаются. С подобными движениями связывают неоднократно происходившие в течении всей геологической истории Земли трансгрессии и регрессии моря.
Характеристика теорий
Существует несколько теорий тектонических плит. Наиболее популярной из них является гипотеза, выдвинутая А. Вегенером. Она основывалась на предположении, что много миллионов лет назад западная Африка и восточная часть Южной Америки были единым целым.
Вегенер внёс значительный вклад в развитие тектоники. Прежде всего, он утверждал, что литосферные блоки разной весовой категории с довольно жёсткой структурой расположены на астеносфере Земли. Внешняя мантия была весьма пластичной, вследствие чего тектонические плиты постоянно находились в хаотичном движении.
Беспорядочное перемещение платформ приводило к их неизбежному столкновению. Плиты также могли заходить на поверхности друг друга. Все эти события способствовали появлению таких природных явлений, как извержения вулканов и катастрофических землетрясений. Участки земной коры, имеющие высокую степень сейсмической активности, смещались в пространстве приблизительно на восемнадцать сантиметров в год. На земной поверхности также можно было наблюдать извержение магмы из недр.
В настоящее время некоторые учёные считают, что именно магма принимала активное участие в формировании океанического дна. Лава, выходящая из недр Земли, постепенно остывала, в результате чего формировался новый рельеф. При этом те участки земной коры, которые не принимали участия в формировании структуры дна, с помощью дрейфа литосферных блоков снова проникали в земные недра, превращаясь в магму.
Кроме того, в своих научных исследованиях А. Вегенер уделял время изучению темы вулканов. Он рассматривал вопросы, касающиеся растяжения океанического дна и состава жидких веществ в недрах Земли.
Кроме А. Вегенера существенный вклад в развитие тектонической науки внёс Шмеллинг. В своих научных трудах он впервые открыл силу движения литосферных плит. Учёный установил, что главным движущим фактором является конвекция, при которой нижние земные слои с более высокой температурой поднимаются, а верхние постепенно остывают и проходят вниз к недрам Земли.
В настоящее время современная тектоническая наука включает в себя следующие основные положения:
- земная кора состоит из литосферы и астеносферы. Первая из них имеет более хрупкое строение, в то время как последняя — более пластичную;
- главной движущей силой тектонических (литосферных) блоков является конвекция, происходящая в астеносфере;
- структура земной поверхности представлена восемью крупными плитами. Кроме того, она включает в себя как средние, так и более мелкие блоки;
- чаще всего тектонические плиты самого малого размера располагаются между основными земными блоками;
- наиболее сейсмически активными участками являются те зоны, которые находятся на границе двух платформ;
- в процессе активного перемещения плит также принимают активное участие силы, подчиняющиеся теореме вращения Эйлера.
Таким образом, именно движение тектонических платформ, происходящее на протяжении многих миллионов лет, способствовало формированию отдельных материков, островов, континентальных рифов и каньонов, которые существуют в настоящее время. Учёные выявили устойчивую тенденцию в динамике плит. Так, скорость горизонтальных сдвигов блоков возросла примерно в два раза в течение ста миллионов лет. Однако, согласно прогнозам учёных, она должна была, наоборот, уменьшиться. Исходя из этого можно сделать вывод, что характер поведения плит не является слишком предсказуемым.
Исследователи утверждают, что основным фактором, влияющим на темп движения, является вода. Именно огромное скопление жидкости внутри земной поверхности способствует смягчению мантии, в результате чего скорость перемещения плит значительно повышается. Необходимо отметить тот факт, что процесс перемещения литосферных блоков все ещё не завершён. Образ земной поверхности до сих пор продолжает формироваться.
Особенности строения щитов
Щиты являются основными и самыми устойчивыми структурами материков. Как правило, они окружены поясами, сложенными из горных пород кембрийского возраста. В рельефе щиты чаще всего выражены немного выпуклыми равнинами или небольшими возвышенностями.
Щиты окружены более подвижными и мобильными зонами, процессы горообразования в которых были зарегистрированы сравнительно недавно (по геологическим меркам – 100-200 миллионов лет назад).
Самые известные примеры щитов на нашей планете: Канадский, Украинский, Алданский, Балтийский. К этим областям приурочены крупные месторождения рудных полезных ископаемых (железная руда, медь, марганец, золото, никель и т. п.). Так, в пределах Алданского щита обнаружены мощные залежи медных руд и апатитов. На Украинском щите найдены крупнейшие в мире запасы железистых кварцитов (Криворожский бассейн).
История формирования и строение Сибирской платформы
Сибирская платформа – крупная геологическая область, занимающая огромную площадь в северо-восточной части Евразии. Это одна из древнейших платформ на планете, фундамент которой образовался еще в архее. После этого он не один раз покрывался водами морей, вследствие чего здесь сформировался мощный чехол осадочных пород.
Сибирская платформа имеет четкие границы на поверхности Земли: северная – это южные склоны гор Бырранга, западная – долина Енисея, южная граница проходит по Становому хребту, а восточная – по низовьям реки Лены.
Фундамент Сибирской платформы сложен породами архейского и протерозойского возраста, которые сильно смяты в складки. Это гнейсы, амфиболиты, сланцы, мрамор и другие. Их возраст довольно солидный: от 2,3 до 3,7 миллиарда лет. Осадочный чехол платформы сложен породами разных возрастов. Для северо-восточной оконечности платформы характерны интрузивные породы, которые формируют алмазные трубки.
Сибирская платформа необычайно богата различными минеральными ресурсами. Здесь есть крупные месторождения железных руд, слюды, апатитов, графита. К осадочному чехлу приурочены значительные запасы газа и нефти, а также каменного угля, алмазов, медных, никелевых руд и золота.
Механизмы образования рельефных форм
Тектоническое движение может происходить горизонтально или вертикально. При горизонтальном движении образуются различные структуры, такие как впадины, возвышенности, складки и разломы. Вертикальное движение приводит к поднятию или опусканию земной поверхности, образуя хребты, седловины и впадины.
Вулканическая активность является еще одним механизмом формирования рельефа. Вулканы могут быть разных типов: щитовидные, стратовулканы, кальдеры и другие. Вулканическая деятельность приводит к выходу магмы на поверхность и образованию вулканических холмов, гор и плато.
Другим механизмом образования рельефа является эрозия. Эрозионные процессы могут быть механическими (выветривание, размывание) или химическими (растворение). Эрозия оказывает влияние на земную поверхность, формируя долины, ущелья, овраги, ровнины и другие рельефные формы.
Ледниковая деятельность также играет важную роль в формировании рельефа. Движение ледников ведет к выветриванию и эрозии, что приводит к образованию озер, морен, урочищ и других ледниковых форм.
Все эти механизмы взаимодействуют и влияют друг на друга, образуя разнообразные рельефные формы на земной поверхности. Изучение этих процессов позволяет нам лучше понять, как формируется рельеф и как он может изменяться со временем.