Зависимость рельефа от внешних геологических процессов. История формирования рельефа земли Процессы формирующие рельеф

Различные формы рельефа формируются под действием процессов, которые могут быть преимущественно внутренними или внешними.

Внутренние (эндогенные) — это процессы внутри Земли, в мантии, ядре, которые проявляются на поверхности Земли как разрушительные и созидательные. Внутренние процессы создают прежде всего крупные формы рельефа на поверхности Земли и определяют распределение суши и моря, высоту гор, резкость их очертаний. Результат их действия — глубинные разломы, глубинные складки и др.

Тектоническими (греческое слово «тектоника» означает строительство, строительное искусство) движениями земной коры называют перемещения вещества под влиянием процессов, происходящих в более глубоких недрах Земли. В результате этих движений возникают основные неровности рельефа на поверхности Земли. Зона проявления тектонических движений, которая распространяется до глубины около 700 км, получила название тектоносферы.

Своими корнями тектонические движения уходят в верхнюю мантию, так как причина глубинных тектонических движений — взаимодействие земной коры с верхней мантией. Их движущей силой является магма. Поток магмы, периодически устремляющийся к поверхности из недр планеты, обеспечивает процесс, называемый магматизмом.

В результате застывания магмы на глубине (интрузивный магматизм) возникают интрузивные тела (рис. 1) — пластовыеинтрузии (от лат. intrude — вталкиваю), дайки (от англ. dike , или dyke , буквально — преграда, стена из камня), батолиты (от греч. bathos - глубина и lithos - камень), штоки (нем. Stock , буквально — палка, ствол), лакколиты (греч. lakkos - яма, углубление и lithos - камень) и т. д.

Рис. 1. Формы интрузивных и эффузивных тел. Интрузии: I — батолит; 2 — шток; 3 — лакколит; 4 — лополит; 5 — дайка; 6 — силл; 7 — жила; 8 — паофиза. Эффузивы: 9 — лавовый поток; 10 — лавовый покров; 11 — купол; 12- некк

Пластовая интрузия - пластообразное тело застывшей на глубине магмы, имеющее форму слоя, контакты которого параллельны слоистости вмещающих горных пород.

Дайки - пластинообразные, четко ограниченные параллельными стенками тела интрузивных магматических пород, которые пронизывают вметающие их породы (или залегают несогласно с ними).

Батолит - крупный массив застывшей на глубине магмы, имеющий площадь, измеряемую десятками тысяч квадратных километров. Форма в плане обычно удлиненная или изометрическая (имеет приблизительно равные размеры по высоте, ширине и толщине).

Шток - интрузивное тело, в вертикальном разрезе имеющее форму колонны. В плане его форма изометричная, неправильная. От батолитов отличаются меньшими размерами.

Лакколиты - имеют грибообразную или куполообразную форму вышележащей поверхности и относительно плоскую нижнюю поверхность. Они образуются вязкими магмами, поступающими либо по дайкообразным подводящим каналам снизу, либо из силла, и, распространяясь по слоистости, приподнимают вмещающие вышележащие породы, не нарушая их слоистости. Лакколиты встречаются поодиночке либо группами. Размеры лакколитов сравнительно небольшие — от сотен метров до нескольких километров в диаметре.

Застывшая на поверхности Земли магма образует лавовые потоки и покровы. Это эффузивный тип магматизма. Современный эффузивный магматизм называется вулканизмом .

С магматизмом связано также возникновение землетрясений .

Платформа земной коры

Платформа (от франц. plat - плоский и forme - форма) — крупная (несколько тыс. км в поперечнике), относительно устойчивая часть земной коры, характеризующаяся очень низкой степенью сейсмичности.

Платформа имеет двухэтажное строение (рис. 2). Нижний этаж - фундамент — это древняя геосинклинальная область — образован метаморфизованными породами, верхний - чехол — морскими осадочными отложениями небольшой мощности, что свидетельствует о небольшой амплитуде колебательных движений.

Рис. 2. Строение платформы

Возраст платформ различен и определяется по времени становления фундамента. Наиболее древними являются платформы, фундамент которых образован смятыми в складки кристаллическими породами докембрия. Таких платформ на Земле десять (рис. 3).

Поверхность докембрийского кристаллического фундамента очень неровная. В одних местах он выходит на поверхность илизалегает вблизи нее, образуя щиты, в других - антеклизы (от греч. anti - против и klisis - наклонение) и синеклизы (от греч. syn — вместе, klisis - наклонение). Однако эти неровности перекрыты осадочными отложениями со спокойным, близким к горизонтальному залеганием. Осадочные породы могут быть собраны в пологие валы, куполовидные поднятия, ступенеобразные изгибы, а иногда наблюдаются и разрывные нарушения с вертикальным смешением пластов. Нарушения в залегании осадочных пород обусловлены неодинаковой скоростью и разными знаками колебательных движений блоков кристаллического фундамента.

Рис. 3. До кембрийские платформы: I — Северо-Американская; II — Восточно-Европейская; III — Сибирская; IV — Южно-Американская; V — Африкано-Аравийская; VI — Индийская; VII — Восточно-Китайская; VIII — Южно-Китайская; IX — Австралийская; X — Антарктическая

Фундамент более молодых платформ образован в периоды байкальской , каледонской или герцинской складчатости. Области мезозойской складчатости не принято называть платформами, хотя они и являются таковыми на сравнительно раннем этапе развития.

В рельефе платформам соответствуют равнины. Однако некоторые платформы испытали серьезную перестройку, выразившуюся в общем поднятии, глубоких разломах и крупных вертикальных перемещениях глыб относительно друг друга. Так возникли складчато-глыбовые горы, примером которых могут служить горы Тянь-Шань, где возрождение горного рельефа произошло во время альпийского орогенеза.

На протяжении всей геологической истории в континентальной земной коре происходило наращивание площади платформ и сокращение геосинклинальных зон.

Внешние (экзогенные) процессы обусловлены поступающей на Землю энергией солнечного излучения. Экзогенные процессы сглаживают неровности, выравнивают поверхности, заполняют понижения. Они проявляются на земной поверхности и как разрушительные, и как созидательные.

Разрушительные процессы - это разрушение горных пород, происходящее из-за перепада температур, действия ветра, размывания потоками воды, движущимися ледниками. Созидательные процессы проявляются в накоплении переносимых водой и ветром частиц в понижениях суши, на дне водоемов.

Самым сложным внешним фактором является выветривание.

Выветривание — совокупность естественных процессов, приводящих к разрушению горных пород.

Выветривание условно подразделяется на физическое и химическое.

Основными причинами физического выветривания являются колебания температуры, связанные с суточными и сезонными изменениями. В результате перепалов температур образуются трещины. Вода, попадающая в них, замерзая и оттаивая, расширяет трещины. Так происходит выравнивание выступов горных пород, появляются осыпи.

Важнейшим фактором химического выветривания также является вода и растворенные в ней химические соединения. При этом значительную роль играют климатические условия и живые организмы, продукты жизнедеятельности которых влияют на состав и растворяющие свойства воды. Большой разрушительной силой обладает и корневая система растений.

Процесс выветривания приводит к образованию рыхлых продуктов разрушения горных пород, которые называются корой выветривания. Именно на ней постепенно образуется почва.

Из-за выветривания поверхность Земли все время обновляется, стираются следы прошлого. В то же время внешние процессы создают формы рельефа, обусловленные деятельностью рек, ледников, ветра. Все они образуют специфические формы рельефа — речные долины, овраги, ледниковые формы и т. д.

Древние оледенения и формы рельефа, образованные ледниками

Следы самого древнего оледенения были обнаружены в Северной Америке в районе Великих озер, а затем в Южной Америке и в Индии. Возраст этих ледниковых отложений около 2 млрд лет.

Следы второго — протерозойского — оледенения (15 000 млн лет назад) выявлены в Экваториальной и Южной Африке и в Австралии.

В конце протерозоя (650-620 млн лет назад) произошло третье, наиболее грандиозное оледенение — доксмбрийскос, или скандинавское. Следы его встречаются почти на всех материках.

Существует несколько гипотез о причинах возникновения оледенений. Факторы, положенные в основу этих гипотез, можно подразделить на астрономические и геологические.

К астрономическим факторам , вызывающим похолодание на Земле, относятся:

• изменение наклона земной оси;
• отклонение Земли от ее орбиты в сторону удаления от Солнца;
• неравномерное тепловое излучение Солнца.

К геологическим факторам относят процессы горообразования, вулканическую деятельность, перемещение материков.

Согласно гипотезе дрейфа материков, огромные участки суши на протяжении истории развития земной коры периодически переходили из области теплого климата в области холодного климата, и наоборот.

Активизация вулканической деятельности, по мнению некоторых ученых, также приводит к изменению климата: одни считают, что это приводит к потеплению климата на Земле, а другие — что к похолоданию.

Ледники оказывают существенное влияние на подстилающую поверхность. Они сглаживают неровности рельефа и сносят обломки горных пород, расширяют речные долины. А кроме того, ледники создают специфические формы рельефа.

Различаются два вида рельефа, возникших благодаря деятельности ледника: созданный ледниковой эрозией (от лат. erosio — разъедание, разрушение) (рис. 4) и аккумулятивный (от лат. accumulatio — накопление) (рис. 5).

Ледниковой эрозией созданы троги, кары, цирки, карлинги, висячие долины, «бараньи лбы» и др.

Крупные древние ледники, переносящие крупные обломки горных пород, являлись мощными разрушителями горных пород. Они расширяли днища речных долин и делали более крутыми борта долин, по которым двигались. В результате такой деятельности древних ледников возникли троги или троговые долины - долины, имеющие U-образный профиль.

Рис. 4. Формы рельефа, созданные ледниковой эрозией

Рис. 5. Аккумулятивные формы ледникового рельефа

В результате раскалывания горных пород замерзающей в трещинах водой и выноса образовавшихся обломков сползающими вниз ледниками возникли кары — чашеобразные углубления кресловидной формы в привершинной части гор с крутыми скалистыми склонами и пологовогнутым днищем.

Большой развитый кар, имеющий выход в нижележащий трог, получил название ледникового цирка. Он располагается в верхних частях трогов в горах, где когда-либо существовали крупные долинные ледники. Многие цирки имеют крутые борта высотой в несколько десятков метров. Для днищ цирков характерны озерные котловины, выработанные ледниками.

Островершинные формы, образующиеся в ходе развития трех или более каров но разные стороны от одной горы, называются карлингами. Часто они имеют правильную пирамидальную форму.

В местах, где крупные долинные ледники принимали небольшие ледники-притоки, образуются висячие долины.

«Бараньи лбы» - это небольшие округлые холмы и возвышенности, сложенные плотными коренными породами, которые были хорошо отполированы ледниками. Их склоны асимметричны: склон, обращенный вниз по движению ледника, немного круче. Часто на поверхности этих форм имеется ледниковая штриховка, причем штрихи ориентированы по направлению движения ледника.

К аккумулятивным формам ледникового рельефа относят моренные холмы и гряды, озы, друмлины, зандры и др. (см. рис. 5).

Моренные гряды - валообразные скопления продуктов разрушения горных пород, отложенных ледниками, высотой до нескольких десятков метров, шириной до нескольких километров и, в большинстве случаев, длиной во много километров.

Часто край покровного ледника не был ровным, а разделялся на довольно четко обособленные лопасти. Вероятно, во время отложения этих морен край ледника длительное время находился почти в неподвижном (стационарном) состоянии. При этом формировалась не одна гряда, а целый комплекс гряд, холмов и котловин.

Друмлины — вытянутые холмы, по форме напоминающие ложку, перевернутую выпуклой стороной кверху. Эти формы состоят из материала отложенной морены, а в некоторых (но не во всех) случаях имеют ядро из коренных пород. Друмлины обычно встречаются большими группами — по нескольку десятков или даже сотен. Большинство этих форм рельефа имеет размеры 900-2000 м в длину, 180-460 м в ширину и 15-45 м в высоту. Валуны на их поверхности нередко ориентированы длинными осями по направлению движения льда, которое осуществлялось от крутого склона к пологому. По-видимому, друмлины формировались, когда нижние слои льда утрачивали подвижность из-за перегрузки обломочным материалом и перекрывались движущимися верхними слоями, которые перерабатывали материал отложенной морены и создавали характерные формы друмлинов. Такие формы широко распространены в ландшафтах основных морен областей покровного оледенения.

Зандровыеравнины сложены материалом, принесенным потоками талых ледниковых вод, и обычно примыкают к внешнему краю конечных морен. Эти грубосортированные отложения состоят из песка, гальки, глины и валунов (максимальный размер которых зависел от транспортирующей способности потоков).

Озы - это длинные узкие извилистые гряды, сложенные в основном сортированными отложениями (песком, гравием, галькой и др.), протяженностью от нескольких метров до нескольких километров и высотой до 45 м. Озы формировались в результате деятельности подледниковых потоков талых вод, протекавших по трещинам и промоинам в теле ледника.

Камы - это небольшие крутосклонные холмы и короткие гряды неправильной формы, сложенные сортированными отложениями. Эта форма рельефа может быть образована как водно-ледниковыми потоками, так и просто текучей водой.

Многолетняя, или вечная, мерзлота — толщи мерзлых горных пород, не оттаивающих в течение долгого времени — от нескольких лет до десятков и сотен тысяч лет. Многолетняя мерзлота влияет на рельеф, так как вода и лед имеют разную плотность, вследствие чего замерзающие и оттаивающие породы подвержены деформации.

Наиболее распространенный тип деформации мерзлых грунтов — пучение, связанное с увеличением объема воды при замерзании. Возникающие при этом положительные формы рельефа называются буграми пучения. Высота их обычно не более 2 м. Если бугры пучения образовались в пределах торфянистой тундры, то их обычно называют торфяными буграми.

Летом верхний слой многолетней мерзлоты оттаивает. Лежащая ниже мерзлота мешает талой воде просачиваться вниз; вода, если не находит стока в реку или озеро, остается на месте до осени, когда снова замерзает. В результате талая вода оказывается между водонепроницаемым слоем постоянной мерзлоты снизу и постепенно нарастающим сверху вниз слоем новой, сезонной мерзлоты. Лсд занимает больший объем, чем вода. Вода, оказавшись между двумя слоями льда под огромным давлением, ищет выход в сезонномерзлом слое и прорывает его. Если она изливается на поверхность, образуется ледяное поле - наледь. Если же на поверхности плотный мохово-травяной покров или слой торфа, вода может не прорвать его, а только приподнять,
растекшись пол ним. Замерзнув затем, она образует ледяное ядро бугра; постепенно нарастая, такой бугор может достигнуть высоты 70 м при диаметре до 200 м. Такие формы рельефа называются гидролакколитами (рис. 6).

Рис. 6. Гидролакколит

Работа текучих вод

Под текучими водами понимают всю воду, стекающую по поверхности суши, начиная от мелких струек, возникающих во время дождей или таяния снега, до самых крупных рек, например Амазонки.

Текучие воды являются самым мощным из всех внешних факторов, преобразующих поверхность материков. Разрушая горные породы и перенося продукты их разрушения в виде гальки, песка, глины и растворенных веществ, текучие воды способны в течение миллионов лет сравнять с землей самые высокие горные хребты. При этом вынесенные ими в моря и океаны продукты разрушения горных пород служат главным материалом, из которого возникают мощные толщи новых осадочных пород.

Разрушительная деятельность текучих вод может иметь форму плоскостного смыва или линейного размыва.

Геологическая деятельность плоскостного смыва заключается в том, что дождевые и талые воды, стекающие по склону, подхватывают мелкие продукты выветривания и сносят их вниз. Таким образом склоны выполаживаются, а продукты смыва отлагаются внизу.

Под линейным размывом понимают разрушительную деятельность водных потоков, текущих в определенном русле. Линейный размыв приводит к расчленению склонов оврагами и речными долинами.

В районах, где имеются легко растворимые горные породы (известняк, гипс, каменная соль), образуются карстовые формы — воронки, пещеры и пр.

Процессы, вызванные действием силы тяжести. К процессам, вызванным действием силы тяжести, относят прежде всего оползни, обвалы и осыпи.

Рис. 7. Схема оползня: 1 — первоначальное положение склона; 2 — ненарушенная часть склона; 3 — оползень; 4 — поверхность скольжения; 5 — тыловой шов; 6- надоползневый уступ; 7- подошвы оползня; 8- родник (источник)

Рис. 8. Элементы оползня: 1 — поверхность скольжения; 2 — тело оползня; 3 — стенка срыва; 4 — положение склона до оползневого смешения; 5 — коренные породы склона

Массы земли могут сползать по склонам с едва заметной скоростью. В других случаях скорость смешения продуктов выветривания оказывается более высокой (например, метры в сутки), иногда большие объемы горных пород обрушиваются со скоростью, превышающей скорость экспресса.

Обвалы происходят локально и приурочены к верхнему поясу гор с резко расчлененным рельефом.

Оползни (рис. 7) возникают, когда природными процессами или людьми нарушается устойчивость склона. Силы связности грунтов или горных пород оказываются в какой-то момент меньше, чем сила тяжести, и вся масса приходит в движение. Элементы оползня представлены на рис. 8.

В ряде горных узлов вместе с осыпанием обвал является ведущим склоновым процессом. В нижних поясах гор обвалы приурочены к склонам, активно подмываемым водотоками, либо к молодым тектоническим разрывным нарушениям, выраженным в рельефе в виде отвесных и очень крутых (более 35°) склонов.

Обвалы масс горных пород могут иметь катастрофический характер, представляющий опасность для судов и прибрежных поселений. Обвалы и осыпи вдоль дорог препятствуют работе транспорта. В узких долинах они могут нарушить сток и привести к затоплению.

Осыпи в горах случаются довольно часто. Осыпание тяготеет к верхнему поясу высокогорий, а в нижнем поясе проявляется лишь на склонах, подмываемых водотоками. Преобладающими формами осыпания являются «шелушение» всего склона или значительного его участка, а также интегральный процесс обваливания со скальных стенок.

Работа ветра (эоловые процессы)

Под работой ветра понимается изменение поверхности Земли под влиянием движущихся воздушных струй. Ветер может разрушать горные породы, переносить мелкий обломочный материал, собирать его в определенных местах или отлагать на поверхности земли ровным слоем. Чем больше скорость ветра, тем сильнее производимая им работа.

Песчаный холм, образованный в результате ветровой деятельности, — это дюна.

Дюны распространены повсюду, где на поверхность выходят незакрепленные пески, а скорость ветра достаточна для их перемещения.

Их размеры определяются объемом поступающего песка, скоростью ветра и крутизной склонов. Максимальная скорость движения дюн — около 30 м в год, а высота — до 300 м.

Форму дюн определяют направление и постоянство ветра, а также особенности окружающего ландшафта (рис. 9).

Барханы - рельефные подвижные образования из песка в пустынях, навеваемые ветром и не закрепленные корнями растений. Они возникают, только когда направление преобладающего ветра достаточно постоянно (рис. 10).

Барханы могут достигать в высоту от полуметра до 100 метров. По форме напоминают подкову или серп, а в поперечном разрезе имеют длинный и пологий наветренный склон и короткий подветренный.

Рис. 9. Формы дюн в зависимости от направления ветра

Рис. 10. Барханы

В зависимости от режима ветров скопления барханов принимают различные формы:

• барханные гряды, вытянутые вдоль господствующих ветров или их равнодействующей;
• барханные цепи, поперечные взаимопротивоположным ветрам;
• барханные пирамиды и т. п.

Не будучи закрепленными, барханы под действием ветров могут менять форму и перемешаться со скоростью от нескольких сантиметров до сотен метров в год.

Рельеф - совокупность неровностей земной поверхности. Существует два взаимно противоположных процесса, формирующего рельеф Земли. Это внутренние процессы (эндогенные), создающие крупные формы рельефа и внешние (экзогенные), разрушающие крупные формы рельефа и создающие более мелкие. Внутренние процессы обуславливают горизонтальные и вертикальные перемещения участков земной коры.

Теория литосферных плит основана на теории дрейфа материков Вегенера, который заметил совпадение контуров когда – то единых материков, он выделил единый материк – Пангею, окруженную океаном – Тетис, впоследствии расколовшуюся на северный материк – Лавразия (Северная Америка и Евразия) и южный – Гондвана (Южная Америка, Африка, Австралия, Антарктида). Движение плит происходит медленно со скоростью не выше 10 см в год. Основные положения теории литосферных плит:

1. в месте столкновения двух материковых литосферных плит толстая континентальная кора сминается в складки, образую горы, складчатые области

2. в месте контакта материковой и океанической плит - материковая поглощает океаническую плиту, образуя глубоководные желоба и островные дуги, сама сминается в складки, образуя горы.

3. в месте разрыва тонкой океанической коры плиты раздвигаются (Срединно – Атлантический хребет).

Они могут быть площадные – образующие обширные лавовые плато, например плато Декан, трещинные – Исландия и Срединно – океанические хребты, извержения центрального типа – типичный конусообразный вулкан, с кратером, жерлом (Килиманджаро, Ключевская Сопка, Фудзияма, Этна, Везувий).

На планете два сейсмических пояса: Тихоокеанское огненное кольцо, о котором говорилось выше, а второй - Альпийско – Гималайский складчатый пояс. Здесь районы современного горообразования, землетрясений и вулканизма.

В истории Земли выделяют несколько геологических эр и периодов: архейская, протерозойская, палеозойская (кембрийский, ордовикский, силурийский, девонский, каменноугольный, пермский периоды), мезозойская (триасовый, юрский, меловой периоды), кайнозойская эры (палеогеновый, неогеновый, четвертичный периоды).

Движения литосферных плит, землетрясения, вулканизм, неотектонические движения земной коры (т. е., происходящие в неоген – четвертичное время), подъем и опускание земной коры – относятся к т.н. внутренним (эндогенным) процессам, влияющим на формирование рельефа планеты. В результате внутренних процессов образуются крупные формы рельефа: впадины океанов и выступы материков, горы, равнины, которые впоследствии под воздействием внешних процессов (экзогенных) на поверхности Земли разрушаются и образуют более мелкие формы рельефа.

Антропогенный рельеф – рельеф, созданный или видоизмененный в результате хозяйственной деятельности человека. К подобным формам рельефа относят терриконы – формы рельефа конусообразной формы отвалов пустых (отработанных) горных пород, а также карьеры и шахты. На территории России эти формы рельефа распространены в разных регионах (см. таблицу).

Среди внешних процессов оказавших наибольшее влияние на формирование рельефа нашей страны необходимо поставить деятельность ледника. В начале четвертичного периода климат стал более холодным и влажным. Снега выпадало все больше, он не успевал таять, слеживался, превращаясь в лед. Накопление льда шло в течение сотен и тысяч лет, в конце концов, он под собственной тяжестью начал двигаться, сметая все на своем пути. Он стекал с гор Скандинавского полуострова, Полярного Урала, Таймыра, плато Путорана вглубь материка. Толщина льда достигала 3000 м. Как считают ученые всего было 4 эпохи оледенения, и последний ледник растаял около 10 тыс. лет назад. Двигаясь, ледник, сглаживал формы рельефа, «сдирал» рыхлые горные породы, выламывал камни, оставлял на них продольные полосы, закруглял и сглаживал выступы горных пород. Доходя до 50° с.ш. он таял, а все, что он с собой принес (пески, глины, валуны), он откладывал в виде конечно – моренных гряд.

Поскольку ледник то наступал, то отступал, моренные гряды параллельны друг другу. Размеры некоторых обломков принесенных ледником, поражают воображение- до нескольких сотен метров в длину и нескольких десятков метров в ширину. А ведь ледник переносил их на 200-500 км. Такие валуны впоследствии покрылись почвами, растительностью и стали холмами. При таянии потоки талых вод устремлялись в низины, размывая все на своем пути, где сформировали водно-ледниковые равнины, например Мещерская низменность и озера ледникового происхождения.

Поверхность суши постоянно подвергается воздействию атмосферных осадков, подземных вод, текучих вод и т.д. Если бы не происходило поднятие земной коры, то хватило бы сего 200 млн. лет, чтобы вода смыла все выступающие над морем участки и вся поверхность превратилась бы в единый океан.

Эрозионный рельеф характерен для районов с большим уклоном и большим количеством осадков. Явление карста связано с растворением водой осадочных горных пород (известняка, гипса и др.). Эрозионный рельеф сильно осложняет сельское хозяйство, строительство, дорожные работы.

По имени греческого бога Эола, повелителя ветров названы формы рельефа, обязанные ему своим образованием. Они характерны для засушливых районов и побережий российских морей.

Антропогенные формы рельефа образуются при строительстве жилищ, добыче полезных ископаемых, создании террас для сельского хозяйства, каналов, прудов, водохранилищ.

Внутренние (эндогенные) процессы: медленные вертикальные колебательные движения, складчатые (пликативные) и разрывные (дизъюнктивные) тектонические движения и нарушения пластов горных пород. Магматизм и вулканизм, землетрясения. Основные районы вулканизма и землетрясений.

Внутренние (эндогенные) процессы

формирования рельефа Земли

Рельеф - это совокупность неровностей земной поверхности разного масштаба, называемых формами рельефа.

Рельеф формируется в результате воздействия на литосферу внутренних (эндогенных) и внешних (экзогенных) процессов.

Внутренние геологические процессы обусловливают различные тектонические движения: вертикальные и горизонтальные перемещения отдельных участков земной коры . С ними связано образование наиболее значительных неровностей земной поверхности, ее непрерывное изменение. Источником внутренних процессов является тепло, образующееся при радиоактивном распаде элементов, входящих в состав ядра Земли.

По преобладающему направлению выделяют два типа тектонических движений: вертикальные и горизонтальные. Оба типа движений могут проходить как самостоятельно, так и во взаимосвязи друг с другом. Часто один тип движения порождает другой. Проявляются они не только в перемещении крупных блоков земной коры в вертикальном или горизонтальном направлениях, но и в образовании складчатых и разрывных нарушений разного масштаба .

Складки - волнообразные изгибы пластов земной коры, созданные совместным действием вертикальных и горизонтальных движений в земной коре. Складка, пласты которой выгнуты кверху, называется антиклинальной складкой, или антиклиналью. Складка, пласты которой прогнуты книзу, называется синклинальной складкой, или синклиналью. Синклинали и антиклинали - две основные формы складок. Небольшие и относительно простые по строению складки выражаются в рельефе невысокими компактными хребтами (например, Сунженский хребет северного склона Большого Кавказа).

Более крупные и сложные по строению складчатые структуры представлены в рельефе крупными горными хребтами и разделяющими их понижениями (Главный и Боковой хребты Большого Кавказа). Еще более крупные складчатые сооружения, состоящие из множества антиклиналей и синклиналей, образуют мегаформы рельефа типа горной страны, например Кавказские горы, Уральские горы и т. п. Эти горы называют складчатыми.

Разрывные нарушения (разломы) - это различные нарушения сплошности горных пород, часто сопровождающиеся перемещением разорванных частей относительно друг друга. Простейшим видом разрывов являются единичные более или менее глубокие трещины. Наиболее крупные разрывные нарушения, распространяющиеся на значительную длину и ширину, называют глубинными разломами.

В зависимости от того, как перемещались разорванные блоки в вертикальном направлении, выделяют сбросы и надвиги (рис. 16). Совокупности сбросов и надвигов составляют горсты и грабены (рис. 17). В зависимости от размеров они образуют отдельные горные хребты (например, Столовые горы в Европе) или горные системы и страны (например, Алтай, Тянь-Шань).

В этих горах наряду с грабенами и горстами встречаются и складчатые массивы, поэтому их следует относить к складчато-глыбовым горам.

В случае, когда перемещение блоков горных пород было не только в вертикальном направлении, но и в горизонтальном, образуются сдвиги.

В процессе становления наук о Земле выдвигалось много различных гипотез о развитии земной коры.

В основу теории литосферных плит положено представление, что вся Литосфера разделена узкими активными зонами - глубинными разломами - на отдельные жесткие плиты, плавающие в пластичном слое верхней мантии.

Границы литосферных плит как в местах их разрыва, так и в местах столкновения - это подвижные участки земной коры, к которым приурочены большинство действующих вулканов, где часты землетрясения. Эти участки, являющиеся областями новой складчатости, образуют сейсмические пояса Земли.

Чем дальше от границ подвижных участков к центру плиты, тем более устойчивыми становятся участки земной коры. Москва, например, находится в центре Евразийской плиты, и ее территория считается сейсмически вполне устойчивой.

Вулкан - совокупность процессов и явлений, вызванных внедрением магмы в земную кору и излиянием ее на поверхность. Из глубинных магматических очагов извергаются на землю лава, горячие газы, пары воды и обломки горных пород. В зависимости от условий и путей проникновения магмы на поверхность различают три типа вулканических извержений.

Площадные извержения привели к образованию обширных лавовых плато. Наиболее крупные из них - это плато Декан на полуострове Индостан и Колумбийское плато.

Трещинные извержения происходят по трещинам иногда большой протяженности. В настоящее время вулканизм этого типа проявляется в Исландии и на дне океанов в районе срединных океанических хребтов.

Извержения центрального типа связаны с определенными участками, как правило, на пересечении двух разломов и происходят по сравнительно узкому каналу, который называется жерло. Это наиболее распространенный тип. Вулканы, образующиеся при таких извержениях, называются слоистыми, или стратовулканами. Они имеют вид конусообразной горы, на вершине которой находится кратер.

Примеры таких вулканов: Килиманджаро в Африке, Ключевская Сопка, Фудзияма, Этна, Гекла в Евразии.

«Тихоокеанское огненное кольцо» . Около 2/3 вулканов Земли сосредоточены на островах и берегах Тихого океана. Самые мощные извержения вулканов и землетрясения имели место именно в этом регионе: Сан-Франциско (1906), Токио (1923), Чили (1960), Мехико (1985).

Остров Сахалин, полуостров Камчатка и Курильские острова, находящиеся на самом востоке нашей страны, - звенья этого кольца.

Всего на Камчатке насчитывается 130 потухших вулканов и 36 действующих. Самый большой вулкан - Ключевская Сопка. На Курильских островах находится 39 вулканов. Для этих мест характерны разрушительные землетрясения, а для окружающих морей - моретрясения, тайфуны, вулканы и цунами.

Цунами в переводе с японского - «волна в бухте». Это волны гигантских размеров, порожденные землетрясением или моретрясением. В открытом океане они почти незаметны для судов. Но когда путь цунами преграждает материк и острова, волна обрушивается на сушу с высоты, достигающей 20 метров. Так, в 1952 г. такая волна полностью разрушила дальневосточный город Северокурильск.

Горячие источники и гейзеры тоже связаны с вулканизмом. На Камчатке в знаменитой Долине гейзеров действуют 22 крупных гейзера.

Землетрясения также являются проявлением эндогенных земных процессов и представляют собой внезапные подземные удары, сотрясения и смещения пластов и блоков земной коры.

Изучение землетрясений . На сейсмических станциях ученые исследуют эти грозные явления природы, пользуясь специальными приборами, ищут способы их предсказания. Один из таких приборов - сейсмограф - был изобретен в начале XX в. русским ученым Б. В. Голицыным. Название прибора произошло от греческих слов сейсмо (колебание), графо (пишу) и говорит о его назначении - записывать колебания Земли.

Землетрясения могут быть разной силы. Ученые договорились определять эту силу по международной 12-балль- ной шкале с учетом степени повреждения зданий и изменений рельефа Земли. Приведем фрагмент этой шкалы (табл. 5).

Таблица 5

Землетрясения сопровождаются подземными толчками, следующими один за другим. Место, где в недрах земной коры происходит толчок, носит название гипоцентр. Место на земной поверхности, расположенное над гипоцентром, называется эпицентром землетрясения.

Землетрясения вызывают образование трещин на земной поверхности, смещение, опускание или поднятие отдельных блоков, оползни; наносят ущерб хозяйству и приводят к гибели людей.

На внешний вид рельефа влияет множество факторов. Один из важнейших - возраст рельефа. С момента своего возникновения форма рельефа (например, долина реки или горная страна) проходит несколько эволюционных стадий. Их условно можно назвать, по аналогии с вехами человеческой жизни, стадиями юности, зрелости, старости. Каждая из форм рельефа, которые мы наблюдаем, проживает одну из этих стадий.

Земля в самом начале своего существования как планеты представляла собой холодное газопылевое облако. Постепенно за счет гравитационных сил и энергии распада радиоактивных веществ недра Земли стали разогреваться. Когда температура недр достигла уровня плавления окислов железа и других соединений, начались активные процессы формирования ядра и основных оболочек планеты. Тяжелые элементы, в основном металлы погружались вниз, а легкие по массе элементы поднимались вверх и образовывали земную кору. До сих пор согласно наша планета понемногу меняет свою форму становясь чуть более приплюснутой.

Этапы формирования нашей планеты:

1. Возраст нашей планеты примерно 4 миллиарда 600 миллионов лет. Примерно 4 миллиарда 700 миллионов лет назад как предполагают ученые Земля представляла собой огромное газопылевое облако вращающееся по спирали. Постепенно это облако сделалось очень горячим и превратилось в шар из расплавленных горных пород.

2. 4 600 млн. лет назад шар из расплавленных горных пород стал медленно остывать и на его поверхности со временем образовался тонкий слой затвердевшей породы или земная кора, при этом находившиеся под ней горячие жидкие породы во многих местах прорывались наружу.

3. 3 800 млн. лет назад вокруг Земли сгустились гигантские облака водяного пара и других газов. Над поверхностью нашей планеты бушевали чудовищные бури, а из облаков на поверхность обрушивались ливни. Потоки разлившихся дождей образовали первые моря.

4. 2 500 млн. лет назад в этих морях возникли первые древнейшие растения, но животных еще не было. Они не могли существовать без кислорода, которым дышат, а его к тому времени на хватало.

5. 570-400 млн. лет назад постепенно растений становится все больше, а значит больше стало и кислорода, который они выделяли и результате, создались условия для возникновения животных. Первые животные обитали в морях. Со временем животные покрупнее перебрались на сушу.

6. 160-1 млн. лет – расцвет крупных рептилий – эпоха динозавров, на смену которым пришли млекопитающие.

7. 1 млн. лет назад – появился человек. Наша Земля существовала без человека 4 миллиарда 599 миллионов лет.

Земная кора вместе с верхней мантией образуют литосферу (от греческого – «литос»- камень). Она разбита глубинными разломами на крупные блоки, называемые литосферными плитами. Эти плиты то расходятся, то сходятся, как бы плавая, по поверхности мантии (подробнее см. и ). Мощность литосферы в среднем составляет около 65 км, причем самая глубокая шахта имеет глубину 14 км и находится на Кольском полуострове. Земная кора принимает участие в формировании рельефа нашей планеты.

Рельеф Земли. Рельеф – совокупность неровностей поверхности суши и океанов и морей. Рельеф состоит из сочетающихся между собой форм. Формы могут выпуклыми (материки, горы, возвышенности, холмы) и вогнутыми (океаны, котловины, речные долины, овраги). Формы рельефа изучает наука геоморфология. Площадь Земли составляет 510 млн. км 2 , и включает океаны – 361 млн. км 2 или 71% и сушу 149 млн. км 2 или 29 %. Суша, включая подводные окраины и океаны, являются самыми крупными структурными элементами земной коры. В их пределах основная площадь принадлежит спокойным платформенным участкам, меньшая подвижным – геосинклинальным поясам. Геосинклинали – это обширные подвижные сильно расчлененные участки земной коры с разнообразными по интенсивности и направленности проявления тектоническими движениями. Платформы – это обширные наиболее устойчивые, преимущественно равнинные блоки земной коры. Платформы подразделяются на континентальные и океанические. Участки платформ, где фундамент погружен на глубину под осадочный чехол, называется плитами. Они занимают основную площадь на платформах. Места выхода горных пород, в виде кристаллического фундамента называются – щитами. Различают древние и молодые платформы. Они отличаются, прежде всего, возрастом фундамента.

Образование гор. Миллионы лет на морском дне накапливались многокилометровые толщи осадочных пород, которые постепенно уплотнялись. Причем толще этих пород не были однородными. В какой – то период больше сносилось в океан песка: образовались песчаники, в другой период глины – образовались глинистые сланцы, в третий период преобладали и оседали в большом количестве ракушки и окаменелые скелеты различных морских организмов – образовался известняк. Проходило время. Слои этих отложений все росли и росли, и под тяжестью морское дно прогибалось, вызывая к действию внутренние силы Земли. Слои осадочных пород, главным образом под действием бокового давления, изогнулись в огромные складки. Их гребни поднялись на несколько тысяч метров и на поверхности Земли появились горы. Такие горы называются складчатыми. Проходят тысячелетия и миллионы лет. В течение этого времени горные складки, образованные на морском дне, теряют пластичность, вязкость. И когда в таких горах снова происходят горообразовательные процессы, землетрясения, толщи горных пород раскалываются на глыбы. При этом одни участки гор опускаются на сотни метров, другие поднимаются или остаются на месте: образуются сбросы, горсты и грабены. Часть гор образовались в результате вулканической деятельности. При извержении вулканов выделяются газы, на земную поверхность изливается лава, падает вулканический пепел.

Основные процессы, формирующие рельеф Земли. В формировании рельефа активное участие принимают два противоположных процесса – эндогенные (внутренние) и экзогенные (внешние) силы Земли.

Эндогенные процессы. С внутренними процессами связаны различные тектонические движения земной коры, создающие формы рельефа Земли, магматизм, землетрясения. Тектонические движения проявляются в медленных вертикальных колебаниях земной коры, в образовании складок горных пород и разломов. Медленные вертикальные колебательные движения – поднятия и опускания земной коры – совершаются непрерывно и повсеместно. С ними связано отступление, и наступление моря на сушу. Например, Скандинавский полуостров медленно поднимается, а южное побережье Северного моря наоборот опускается. Магматизм связан, прежде всего, с глубинными разломами, пересекающими земную кору и уходящими в мантию. Например, озеро Байкал находится в зоне Байкальского или Монгольского разлома, который пересекает Центральную Азию, Восточную Сибирь и уходит плоть до Чукотского полуострова. Если магма поднимается по жерлу, или узкому каналу на пересечении разломов, образуются возвышения или вулканы с воронкообразным расширением наверху, которое называется кратером. Большинство вулканов имеет конусообразную форму (Ключевская Сопка, Фудзияма, Эльбрус, Арарат, Везувий, Кракатау, Чимборасо). Вулканы делятся на действующие и потухшие. Большинство действующих вулканов расположено в зонах тектонических разломов, и там где не закончилось формирование земной коры. С эндогенными процессами также связаны и землетрясения – внезапные удары, сотрясения и смещения пластов и блоков земной коры. Очаги землетрясений или эпицентры приурочены к зонам разломов. В большинстве случаев центры землетрясений находятся на глубине первых десятков км в земной коре. Возникающие в очаге упругие волны, достигая поверхности, вызывают образование трещин, колебание ее вверх – вниз, смещение в горизонтальном направлении. Интенсивность землетрясений оценивается по двенадцати - бальной шкале, названной в честь немецкого ученого Рихтера. При катастрофических землетрясениях, в считанные секунды изменяется рельеф, в горах происходят обвалы и оползни, разрушаются здания, гибнут люди. Землетрясения на побережье и дне океанов являются причиной – цунами или гигантских волн.

Процессы образования рельефа

Экзогенные процессы . Помимо внутренних существуют и внешние процессы. К ним относятся процессы выветривания, геологическая деятельность ледников, ветра, подземных вод, болот, текучих вод, человека.

Процесс выветривания является самым сложным, и его можно подразделить на три группы: физическое, химическое, биологическое. Основными причинами физического выветривания являются колебания температуры, связанные с суточными и сезонными изменениями солнечной радиации. В результате изменения температуры (днем горная порода нагревается и расширяется, а ночью охлаждается и сжимается), в результате образуются трещины, которые постепенно расширяются. Расширению трещин способствует замерзание в них воды, так как при замерзании она увеличивается в объеме. Маленькие трещины увеличиваются, горная порода распадается на отдельные куски, которые в дальнейшем еще больше разрушаются.

Химическое выветривание связано с их химическим составом и строением, а также климатическим условиями и наличием воды. Вода – важнейший фактор химического выветривания, она активизирует химическую деятельность кислорода, углекислого газа, органических веществ и неорганических соединений. Наиболее интенсивно в зоне химического выветривания разлагаются магматические и метаморфические породы. Скорость выветривания и сохранность его продуктов в значительной степени определяется климатом и рельефом поверхности территории выветриваемых пород. При жарком и влажном климате скорость выветривания наибольшая и глубина выветривания может достигать 100 метров. В холодном климате скорость химического выветривания чрезвычайно мала.

Биологическое выветривание связано с жизнедеятельность растений и животных. Попадая в трещины горных пород семена растений при благоприятных условиях прорастают и постепенно расширяют трещины. Лишайники, мхи и другие споровые растения первыми поселяются на поверхности горных пород. Они подготавливают условия для поселения здесь высокоорганизованных растений.

Процессы выветривания приводят в конечном итоге к образованию рыхлых продуктов. Этот рыхлый покров, образовавшийся на суше, называют корой выветривания. На ней образуется почва.

Классификация форм рельефа. Формы рельефа различаются по разным признакам. По размерам выделяют планетарные формы рельефа, мега – макро - мезо - и микро формы. Планетарные формы занимают площади величиной в миллионы квадратных км. К ним относятся: материки, ложе океана, срединно-океанические хребты. Мегаформы занимают площади в сотни или десятки тысяч кв. км. Это в основном горные пояса, плоскогорья, равнины, котловины и поднятия на ложе океана. Макроформы – отдельные хребты и межгорные впадины в горах, возвышенности и низменности на равнинах. К мезоформам относятся овраги, балки, холмы, барханы. К микроформам рельефа следует отнести воронки, прирусловые и надпойменные валы. По генезису формы рельефа подразделяются на геотектуры – самые крупные формы рельефа Земли, образованные под воздействием планетарных и космических процессов. Морфоструктуры – крупные формы рельефа Земли возникшие в результате взаимодействия эндогенных и экзогенных сил. Морфоструктуры – это сравнительно мелкие формы рельефа образованные в результате экзогенных (внешних) процессов.

С момента образования Земли - 4,6 млрд лет назад - облик её поверхности многократно менялся: материки и океаны приобретали разные размеры и очертания. Современное географическое положение материков и океанов, особенности их - это результат длительного .

Летоисчисление Земли

Люди измеряют время минутами, часами и годами. Но наша жизнь слишком коротка по сравнению со временем существования Земли. Протяжённость основных временных подразделений геологической истории Земли - эр - сотни миллионов и даже миллиарды лет. Внутри эр, начиная с палеозойской, выделяют меньшие отрезки времени - периоды.
О более древних эрах истории Земли известно меньше, чем о недавнем геологическом прошлом, поэтому они представлены более продолжительными отрезками времени.

В названиях эр отражены этапы развития жизни на Земле. Архей - время древнейшей жизни (от греч. «археос» - древнейший, архаичный), протерозой - время ранней жизни («протерос» - первичный), палеозой, мезозой и кайнозой - эры древней, средней и новой жизни.

Остатки живых организмов в виде окаменелостей содержатся в накопившихся за определённые промежутки времени осадочных горных породах. На основе знаний об эволюции живых организмов по их остаткам можно определить возраст горных пород.

Остатки живых организмов и историю жизни на Земле изучает биологическая наука - палеонтология.

Палеонтологические методы помогают определить возраст горных пород.

Формирование земной коры материков

Считается, что сначала на Земле образовалась древняя кора океанического типа. Позднее стала формироваться континентальная кора. По мере развития Земли происходило постепенное увеличение её площади. При сближении и столкновении древних возникали складчатые горы суши, а океаническая кора при этом превращалась в континентальную с её «гранитным» слоем.

Складчатые горы формировались во все эры, присоединяясь к более древним частям материков. Всё время формирования континентальной разделяют на циклы, называемые эпохами складчатости.

Образование платформ

Под действием внешних сил горы любой высоты выравнивались. На их месте возникали платформы с равнинным рельефом. Их основанием - фундаментом - служат разрушенные горы. Из-за медленных опусканий отдельные участки фундамента платформ затапливались морями. На их дне горизонтальными слоями накапливались новые горные породы - осадочный чехол. Части платформ с осадочным чехлом называются плитами, а без осадочного чехла - щитами. В областях древнейших складчатостей сформировались древние платформы, во всех остальных - молодые. Сейчас на Земле существует 11 крупных древних платформ.

Разломы земной коры и смещение её участков приводят к преобразованию платформенных равнин и формированию в их пределах глыбовых гор.

Горообразование

Древние и молодые платформы находятся вдали от границ современных . Поэтому они - устойчивые, спокойные участки земной коры, как правило, без землетрясений и . На границах же схождения литосферных плит образуются горы: складчатые в областях кайнозойской складчатости и глыбовые в областях всех более древних складчатостей. К глыбовым горам относятся Скандинавские горы, Урал, Куньлунь и Тянь-Шань в Евразии; Аппалачи в ; Большой Водораздельный хребет в Австралии. Образование гор связано с подвижками в земной коре, часто сопровождающимися и вулканизмом.

Современные материки и океаны

Современные материки до начала мезозойской эры были частями огромного материка - Пангеи. Она протягивалась в меридиональном направлении от полярных широт Северного полушария до Южного полюса.

Около 200 млн лет назад Пангея начала раскалываться и распалась сначала на два континента: Лавразию и Гондвану. Дальнейшие расколы разделили Лавразию на Северную Америку и , а Гондвану - на южные материки. Из-за расхождения литосферных плит материки отодвигались друг от друга и заняли в конце концов современное положение. Между материками расширялись впадины Атлантического, Индийского и .

Принадлежность южных материков к Гондване, а северных - к Лавразии отражается в строении земной коры, рельефе и некоторых других особенностях их природы.

Формирование рельефа Земли

Особенности рельефа Земли