ОПАСНЫЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ: генезис, география, последствия
ОПАСНЫЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ:
генезис, география, последствия
Алматы, 2016
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
I
ПОНЯТИЯ О ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ ... ...
1.1
Процессы и явления внутренней геодинамики ... ... ... ... ... ...
1.1.1
Тектонические движения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.1.2
Магматизм ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.1.2.1
Интрузивный магматизм ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... .
1.1.2.2
Эффузивный магматизм (вулканизм) и постмагматические процессы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.1.3
Метаморфизм и магматические горные породы ... ... ... ... ... .
1.2
Процессы и явления внешней динамики ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.2.1
Экзогенные процессы рельефообразования ... ... ... ... . ... ... ...
1.2.2
Выветривание и рельефообразование ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.2.3
Коры выветривания ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.2.4.
Склоновые процессы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.2.5
Флювиальные процессы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.2.6.
Абразионные рельефообразующие процессы морских берегов..
1.2.7
Деятельность подземных вод и карстовые процессы ... ... ... ...
1.2.8
Деятельность ледников ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.2.9
Деятельность ветра. Дефляция и корразия ... ... ... ... ... ... ... ..
1.2.10
Перенос, аккумуляция и эоловые отложения ... ... ... ... ... ... .
Литература к главе 1 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
II
НАУЧНО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗУЧЕНИЯ ОПАСНЫХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ... ... ... .
2.1
Проблемы и подходы к изучению опасных геодинамических процессов ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Литература к главе 2.1 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.2
Методологические аспекты оценки опасных геодинамических процессов ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Литература к главе.2.2 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.3
Классификация опасных геодинамических процессов ... ... ... ...
Литература к главе.2.3 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
III
ОПАСНЫЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ЯВЛЕ-НИЯ: ГЕОГРАФИЯ И ПОСЛЕДСТВИЯ ... ... ... ... ... ... ...
3.1
Опасные геолого-геоморфологические явления ... ... ... ... ... ...
3.1.1
Опасные эндогенные явления ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.1.2
Опасные экзогенные явления ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Литература к главе 3.1 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.2
Опасные метеорологические явления ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3.2.1
Опасности метеорологического характера ... ... ... ... ... ... .. ...
3.2.2
Сильные ветры ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Литература к главе 3.2 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.3
Опасные гидрологические и гляциальные явления ... ... ... ... ...
Литература к главе 3.3 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
ГЛОСССАРИЙ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
ПРЕДИСЛОВИЕ Облик нашей планеты не является чем-то застывшим, раз и навсегда сформировавшимся. В сущности, она никогда не была такой, как в предыдущий момент. Она изменяется непрерывно. Изменяются ее состав, физическое состояние, внешний вид, положение в мировом пространстве и взаимоотношение с другими членами Солнечной системы. Одним из нескольких основных направлений в геологии является динамическая геология, изучающая разнообразные геологические процессы, формы рельефа земной поверхности, взаимоотношения различных по генезису горных пород, характер их залегания и деформации. Известно, что в ходе геологического развития происходили многократные изменения состава, состояния вещества, облика поверхности Земли и строения земной коры. Эти преобразования связаны с различными геологическими процессами и их взаимодействием. Одни из них связаны с силами, возникающими внутри Земли, и называются процессами внутренней динамики или эндогенными процессами. К ним относятся: магматизм, метаморфизм горных пород, так называемые колебательные вертикальные движения земной коры, тектонические движения, вызывающие складчатые и разрывные нарушения горных пород и образование гор, землетрясения. Другие процессы проявляются на поверхности Земли или в верхних частях земной коры и связаны с воздействием разнообразных внешних факторов (атмосферы, гидросферы, биосферы и т. д.). Поэтому они называются процессами внешней динамики или экзогенными процессами. К ним относятся: выветривание (разрушение горных пород под воздействием колебаний температуры, воды, кислорода и углекислого газа атмосферы и органического мира), деятельность ветра, атмосферных осадков и поверхностных текучих вод, подземных вод и ледников; работа морей и озер; процессы происходящие в болотах. Благодаря разнообразным геодинамическим процессам происходит постоянное видоизменение земной коры и ее поверхности, создаются условия для возникновения новых горных пород и разрушения уже существующих. Эндогенные процессы формируют морфоструктурный рельеф (горные хребты, крупные впадины и другие). Морфоскульптуры созданы экзогенными процессами. Они, как правило, сравнительно небольшие, но очень различные по размерам - от отдельных гор и речных долин до мелких царапин. Кроме того, выделяют геотекстуры (материки и океаны) - крупнейшие формы, рожденные общепланетарными силами. Геодинамические процессы тесно связаны в пространстве и во времени, а само их взаимодействие имеет сложный и во многом противоречивый характер. ПОНЯТИЯ О ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ1.1 ПРОЦЕССЫ И ЯВЛЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ГЕОДИНАМИКИ 1.1.1 Тектонические движенияОсновные вопросы для обсуждения ________________________ ___________________________________ ___ 1. Какие процессы природы называются эндогенными? 2. Разрывные и складчатые разрушения. 3. Взаимные перемещения плит. 4. Субдукция, спрединг, скучивание. 5. Морфоструктура. 6. Конвекция в мантии.____________________________ _________________________ Эндогенные процессы меняют состав земной коры и форму Земли за счет поступающей из глубоких недр магмы и формирования возвышенностей и впадин на поверхности планеты. И рельеф, и глубинные магматические породы совершенно неустойчивы в условиях земной поверхности. Породы, образованные в недрах и устойчивые в господствующих там условиях, на поверхности быстро разрушаются под действием экзогенных процессов - суточных и сезонных колебаний температуры, механического и химического воздействия воды, воздуха и живых организмов. В результате образуется другое, новое вещество, устойчивое в поверхностных условиях. Возникают новые формы материи, новые горные породы, которые называются вторичными, поскольку они произошли за счет ранее существовавших образований - первичных магматических горных пород. Эндогенными называют процессы, вызванные преимущественно внутренними силами Земли и происходящие в ее недрах. Они обусловлены энергией, выделяемой при развитии вещества Земли, действием силы тяжести и сил, возникающих при вращении Земли, а проявляются в виде тектонических движений (медленные поднятия и опускания земной коры, складчатости, образование крупных элементов рельефа, землетрясения), процессов магматизма (выплавления, перемещения и застывания магмы), метаморфизма горных пород и формирования месторождений полезных ископаемых. Судить о характере и интенсивности этих процессов можно непосредственно, наблюдая их проявление в виде вулканических извержений, землетрясений, образования трещин и других деформаций земной поверхности, а также изучая результаты их проявления в геологическом прошлом, выраженные в образовании основных форм рельефа, в различных дислокациях и деформациях земной коры и в наличии характерного комплекса изверженных пород, возникших при застывании поступившего из недр силикатного расплава (магмы) или из продуктов, выброшенных при вулканических извержениях (вулканического пепла, бомб и пр.). Перераспределение материи при эндогенных процессах сопровождается образованием очень важной группы полезных ископаемых (руды большинства металлов, слюды, драгоценные камни, абразивы и др.), а также наиболее грозными стихийными явлениями (землетрясениями, извержениями вулканов), которые необходимо изучать для предупреждения связанных с ними бедствий. Поэтому изучение эндогенных процессов имеет не только познавательное, но и практическое значение. Тектонические движения приводят к деформациям (нарушениям) верхних частей земной коры. Выделяют разрывные нарушения, сопровождаемые перемещением разорванных частей геологических тел друг относительно друга, и складчатые нарушения, когда происходит изменение залегания слоев без изменения сплошности горных пород, т.е. возникают изгибы пластов - складки; процесс их образования называют складкообразованием или складчатостью. Тектонические движения можно разделить на горизонтальные и верти-кальные. Горизонтальные движения играют значительную роль в формировании литосферы и рельефа земной поверхности и находятся в фокусе внимания тектоники литосферных плит, которая в настоящее время стала, пожалуй, наиболее универсальной концепцией, объясняющей многие явления на Земле. В основе этой концепции лежат следующие положения. Верхняя часть Земли разделяется на две оболочки - жесткую и хруп-кую литосферу и более пластичную и подвижную астеносферу. Литосфера подразделяется на некоторое количество плит. Основанием для их разграничения служит размещение очагов землетрясений, так как сейсмическая энергия в основном выделяется на границах между плитами. В большинстве случаев, хотя и не всегда, эти границы четко выражены. Наблюдают три рода взаимных перемещений плит: - дивергентные границы, вдоль которых происходит раздвижение плит (спрединг); - конвергентные границы, вдоль которых происходит сближение плит, обычно выражающееся в пододвигании одной плиты под другую. При этом возможны: субдукция, когда океанская плита пододвигается под континентальную, в результате которого образуется аккреционная призма, наращивающая континентальную, окраинную или островную дугу (рисунок 1). К зонам субдукции приурочено большинствоземлетрясений и множество вулканов; обдукция, когда океанская плита (кора, литосфера) надвигается на континентальную; коллизия, когда сталкиваются две континентальные плиты (обычно с поддвигом одной под другую), которая порождает сложную коровую структуру и горообразование (рисунок 2);
- трансформные границы, вдоль которых происходит горизонтальное скольжение одной плиты относительно другой по плоскости вертикального трансформного разлома.
Рисунок. 1 Субдукция
(http:go.mail.rusearch_images)
Рисунок 2. Схема континентальной коллизии и горообразования
(http:go.mail.rusearch_images)
В природе преобладают границы первых двух типов. Причем дивергентные границы приурочены к осевым зонам срединно-океанических хребтов и межконтинентальным рифтам (крупным линейным тектони-ческим структурам земной коры, образовавшимся главным образом при горизонтальном растяжении коры), а конвергентные - к осевым зонам глубоководных желобов, сопряженных с островными дугами. На дивергентных границах происходит непрерывное рождение новой океанической коры, которая перемещается астеносферным течением в сторону зон субдукции, где она поглощается на глубине. Считается, что объем поглощаемой в зонах субдукции океанической коры равен объему коры, образующейся в зонах спрединга. Благодаря этому радиус и объем Земли остаются более или менее постоянными.
Основной причиной горизонтального движения плит считается конвек-ция в мантии, вызываемая ее разогревом. При этом срединно-океанические хребты с их рифтами располагаются над восходящими ветвями течений, а глубоководные желоба - над нисходящими.
Новообразованная океаническая литосфера движется к желобам, постепенно охлаждаясь, уплотняясь и увеличивая свою мощность за счет астеносферы. Результатом этого являются нисходящие вертикальные движения. В конечном счете, океанская литосфера становится тяжелее подстилающей астеносферы и погружается в нее вдоль океанских склонов глубоководных желобов.
Вертикальные движения имеют еще более разнообразные причины. Поднятия могут быть обусловлены подъемом более легких выплавок из астеносферы (который одновременно служит причиной расходящихся горизонтальных движений), а также разогревом литосферы над этими восходящими горячими мантийными струями. Опускания в океанах связаны с охлаждением литосферы по мере ее удаления от осей спрединга и максимальны в зонах глубоководных желобов. В зонах, выходящих на поверхность вдоль осей желобов, опускание вновь сменяется поднятием вследствие скучивания, нагромождения осадков и накопления продуктов вулканической деятельности. Процессы регионального метаморфизма и гранитообразования ведут здесь к увеличению мощности легкой континентальной коры, а это в свою очередь приводит к ее всплыванию. С данным процессом связано образование первичных горных сооружений.
Вторичные горные сооружения формируются под влиянием столкновения континентальных плит, в результате чего увеличивается тепловой поток, что способствует подъему астеносферы и росту поднятий. Считается, что опускание территории может быть связано с формированием ледникового щита (Антарктида, Гренландия) и подъемом областей, освободившихся от ледникового покрова благодаря снятию нагрузки (Балтийский и Канадский щиты).
В конце XX в. деятельность человека, принявшая планетарные масштабы, стала причиной искусственно вызываемой сейсмичности, возникающей, например, при ядерных взрывах (испытания на полигоне Невада (США) инициировали тысячи сейсмических толчков), при строительстве водохранилищ, заполнение которых иногда провоцирует сильные землетрясения. Так случилось и в Индии, когда сооружение водохранилища Койна вызвало 8-балльное землетрясение, при котором погибло 177 человек.
1.1.2 Магматизм
Основные вопросы для обсуждения
__________________________________ ____________________________
1. Магматизм.
2. Интрузивный магматизм.
3. Эффузивный магматизм.
4. Продукты извержения вулканов.
5. Типы вулканов.
6. Метаморфизм.
7. Магматические горные породы_____________________________ _______________.
Магматизм - проявление глубинной активности Земли, тесно связан с ее развитием, тепловой историей и тектонической эволюцией. В результате магматизма формируются: интрузивные тела и горные породы - в процессе внедрения в толщу земной коры расплавленной магмы и эффузивные - в процессе излияния жидкой лавы из глубин Земли на поверхность с образованием лавовых покровов и потоков.
Сведения об этих процессах до сих пор довольно скудные и вопрос о происхождении их пока остается гипотетическим. Одни ученые считают основным источником энергии эндогенных процессов гравитационную энергию, другие космическую, третьи ротационную (вращение Земли вокруг своей оси), четвертые радиогенную, образующуюся при распаде тяжелых неустойчивых элементов.
Главные радиогенная и гравитационная, приводящие к дифференциации вещества в недрах Земли, которое носит название магмы. Магма представляет собой трехкомпонентную систему, состоящую из жидкости, газа, и твердых кристаллов. Различают первичные и вторичные магмы. Первичные возникают на разных глубинах земной коры и верхней мантии и имеют однородный состав. Продвигаясь к поверхности Земли магма изменяет свой состав, превращаясь во вторичную. Нижняя часть магмы приобретает ультраосновной состав, более высокая базальтовый, а самая верхняя часть кислый, вплоть до гранитного.
Химический состав магмы: SiO2, FeO, CaO, MgO, Na2O, K2O (до 97%). Летучие компаненты: CO2, H2, H2O, F2, B и др.
Кристаллизация магмы происходит в определенном интервале температур от 1000 до 16000 С.
1.1.2.1 Интрузивный магматизм
Интрузивный магматизм - процесс внедрения и застывания магмы в породах земной коры с образованием на разных глубинах своеобразных интрузивных форм (рисунок 3).
По глубине проявления магматизм разделяют на абиссальный (глубинный), гипабиссальный (полуглубинный) и поверхностный (вулканизм).
К глубинным относятся секущие и пластовые жилы:
а) секущие жилы пересекают слой горных пород под различными углами, называются дайками. Образуются в результате растяжения горных пород и заполнения пространства магмой. Породы: порфириты, гранит, порфиры, диабазы, негматиты;
б) пластовые жилы силлы залегают согласно с вмещающими породами, образуются в результате раздвигания магмой этих пород.
К глубинным также относятся:
- лополит (чаша) S = 300 км2, m 15 км. в поперечнике, характерен для платформ;
- факолит (чечевица) образуется одновременно со складками; S ~ 300 км2, m ~ 10 км, характерен для
- лакколит грибообразный, верхние слои приподняты; S 300 км2, m 10 -15 км.
Различают глубинные формы такие как:
- батолиты крупные гранитные интрузии, S сотни и тысячи км2, в глубину неопределено.
- штоки - столбообразные тела, изометричные, S 100 - 150 км2.
Рисунок 3. Интрузивный магматизм
(http:go.mail.rusearch_images)
1.1.2.2 Эффузивный магматизм (вулканизм) и постмагматические процессы
Вулканизм - совокупность явлений, обусловленных проникновением магмы из глубин Земли на ее поверхность. Вулканизм приводит к появлению на поверхности Земли огромного количества вулканического материала (вулканическое стекло, пепел, газы и т.д.), а также к формированию такого грандиозного образования, как вулкан, который возникает над каналами и трещинами в земной коре. Именно по этим каналам и трещинам на земную поверхность извергаются лава, пепел, горячие газы, пары воды и обломки горных пород (рисунок 4).
Рисунок 4. Эффузивный магматизм
(http:go.mail.rusearch_images)
По степени активности различают действующие, уснувшие и потухшие вулканы, а по форме - центральные, извергающиеся из центрального выводного отверстия, и трещинные, вулканические аппараты которых имеют вид зияющих трещин или ряда небольших конусов (рисунок 5). Основными частями вулканического аппарата являются магматический очаг (в земной коре или верхней мантии); жерло - выводной канал, по которому магма поднимается к поверхности; конус - возвышенность на поверхности Земли из продуктов выброса вулкана; кратер - углубление на поверхности конуса вулкана. Современные вулканы расположены вдоль крупных разломов и тектонически подвижных областей (главным образом на островах и берегах Тихого и Атлантического океанов). Среди активных действующих вулканов назовем Ключевскую сопку и Авачинскую сопку (Камчатка, Россия), Везувий (Италия), Исалько (Сальвадор), Мауна-Лоа (Гавайские о-ва).
Эффузивный магматизм или вулканизм это излияние на поверхность Земли лавы, выход газов или выброс обломочного материала взрывом газов.
В зависимости от количества газов, их состава и температуры происходит:
а) изменение лавы - эффузия (медленное выделение газов, температура - высокая);
б) взрывное извержение - эксплозия (быстрое выделение газов, вскипание, температура - высокая);
в) медленное вскипание магмы - экструзия (вязкая магма, температура - высокая).
Продукты извержения вулканов
Различают жидкие, твердые и газообразные продукты извержения вулканов.
1) Газообразные (летучие): водяной пар, диоксид углерода (CO2), оксид углерода (CO), азот (N2), диоксид серы (SO2), оксид серы (SO), газообразная сера (S2), водород (H2), аммиак (NH3), хлористый водород (HCl), фтористый водород (HF), сероводород (H2S), метан (CH4), борная кислота (H3BO3), хлор (Cl), аргон (Ar), преобразованные H2O и СО2. Также присутствуют хлориды щелочных металлов и железа. Состав газов и их концентрация зависят от температуры и от типа земной коры, поэтому они могут меняться в пределах одного вулкана.
2) Жидкие вулканические продукты представляют собой лаву, вышедшую на поверхность.
Характер эффузивных извержений, форма и протяженность лавовых потоков определяется химическим составом, вязкостью, температурой, содержанием летучих веществ.
Наиболее распространены - базальтовые лавы, имеют температуру до 1100 - 12000С, низкую вязкость, V течения = 60 кмч (образуют лавовые реки или покровы).
Базальты изливающиеся в подводных условиях образуют подушечные лавы. Это происходит в рифтовых зонах срединно √ океанических хребтов.
Сравнительно меньше распространены вязкие, низкотемпературные лавы (андезиты, дациты, риолиты), образующие короткие и мощные потоки. Быстро остывают на поверхности.
3) Твердые вулканические продукты образуются при эксклюзивных взрывных извержениях. При этом образуются вулканические бомбы (застывшие выбросы жидкой лавы), размером 6 см. и более. Скопления вулканических бомб - агломераты.
Лапикки (шарики) - размеры 1 - 5 см. более мелкие продукты выброса - вулканический песок, пепел и пыль. Последняя разносится на тысячи км. Вулкан Кракатау (между островом Суматра и островом Ява в Зондском проливе), совершив извержение в 1883 году, выбросил тончайшую пыль, которая обошла в верхних слоях атмосферы весь земной шар.
Взрывы дробят и выбрасывают уже отвердевшие вулканические породы и распыляют жидкую лаву, образуя туфы, размеры которых от 1 - 2 долей мм.
Типы вулканов
Существует 2 основных вида вулканов: центрального и линейного типа.
Вулканы центрального типа - конусообразные или куполообразные возвышенности, сложенные вулканическими извержениями, высотой несколько тысяч метров.
На вершинах чашеобразные углубления - кратеры, которые соединяются с магматическим очагом, который находится на глубине 80 км. и более в верхней мантии, через жерло. Выбрасываемые при извержении обломки и лава наращивают конус. К кратерам часто приурочены озера. При извержении образуются грязевые потоки, приводящие к катастрофическим разрушениям.
Рисунок 5. Типы вулканов
(http:go.mail.rusearch_images)
Кратер древнего вулкана, разрушенного в результате экзогенных процессов, внутри которого располагается несколько более молодых конусов, до 2 - 3 десятков км. в поперечнике, называется кальдерой. По генезису различают кальдеры:
- взрывные, образующиеся при извержениях взрывного типа;
кальдеры обрушения или проседания, вследствие обрушения кровли подземной полости, откуда была внезапно выброшена эмульсия магмы и частичного оседания низвергнутой лавы;
- эрозионные - образованные в результате экзогенных процессов в длительный период покоя вулкана;
- смешанные - в формировании их участвовали как эндогенные так и экзогенные процессы.
Вулканы линейного или трещинного типа - имеют протяженные подводящие каналы
Как правило, изливается базальтовая жидкая лава, образуя покровы. Вдоль трещин образуются валы разбрызгивания (лавы), плоские конусы, лавовые поля.
Если магма кислая, то образуются кислотные экструзивные валы и массивы.
Образование и распространение минералов
Гавайский тип извержений - выбросы очень жидкой базальтовой лавы. Образуются щитовидные вулканы (рисунок 6). Температура лавы очень высокая - 1200 - 1300 0С. Сопровождается лавовыми фонтанами высотой до сотен метров. V = 4-5 мсек. Твердые продукты извержения не образуются. (Гавайские острова: В 1959 году вулкан Куладэа извергался в течении недели. Поперечник кратера - 5000 м.).
Рисунок 6. Гавайский тип извержений
(http:go.mail.rusearch_images)
Стромболманский тип - более вязкая основа лавы (больше кремнекислоты), температура более низкая - 1050 - 1100 0С. С трудом отдает газы (рисунок7).
Выбрасывает лапикки, бомбы, а через 1 - 2 суток происходит излияние лавы, затем снова взрывы, клубы дыма. (Вулкан Стромболи в Средиземном море - Липарские острова, у верхнего носка итальянского сапога. Высота над уровнем моря - 900 м.).
Рисунок 7. Стромболманский тип извержений
(http:go.mail.rusearch_images)
Плинианский тип (везувианский). Плиний старший (римский ученый) погибший при извержении Везувия в 79 году н. э., уничтожившего города Геркуланум, Стабисо и Помпею.
Рисунок 8. Плинианский тип (везувианский) извержений
(http:go.mail.rusearch_images)
Характерны мощные, внезапные взрывы, сопровождающиеся выбросами огромного количества пепла. Лавы базальтовые с еще большим содержанием кремнекислоты, поэтому ближе к средним, температура до 1000 0С (рисунок 8). Вязкая, нередко закупоривает жерло. Пример - вулкан Кракатау.
Пелейский тип - образует раскаленные лавины и купола вязких лав. Продукты извержения: пепел, пемза, кристаллы, вулканические породы (рисунок 9). После извержения выдвигается игла вязкой магмы. Вулкан Моп - Пеле на острове Мартиника (к юго - востоку от Кубы, Карибское море) в группе мелких Антильских островов 8 мая 1902 года уничтожил город Сен - Пьер с 40 тыс. жителями.
Рисунок 9. Пелейский тип извержений
(http:go.mail.rusearch_images)
Газовый тип - сильные подземные толчки, взрывы и выбросы большого количества пепла и газов (рисунок 10). Бандай в Японии (1888 г.). Была снесена вся вершина вулкана (высота 640 м.). Продукты извержения покрыли площадь ~ 70 км2 (бедствие).
Рисунок 10. Газовый тип извержений
(http:go.mail.rusearch_images)
Извержение шпатовых потоков происходило в геологическом прошлом, человеком не наблюдалось: палящие тучи или раскаленные лавины.
Различают такие постмагматические процессы как:
- фумаролы - выход вулканических газов на поверхность. Это и газы из расплавов и превратившиеся в пар грунтовые воды. Фумаролы бывают кислые, щелочно - нашатырные, сернистые, сероводородные и др.;
- термы - горячие источники, связаны с современным вулканизмом (Камчатка, Кавказ). Воды бывают: натриево - хлоридными, кислыми, сульфитно - хлоридными, кислыми сульфатными и т. д. Радиоактивные вещества (радон). Изменяют окружающие породы (глины, известняки);
- гейзеры - горячие, периодически фонтанирующие (на десятки метров) источники. Великий Гейзер в Исландии (к востоку от Канады). Температура + 75 - 100 0С. Существуют гейзерные электростанции в Италии, Исландии, Калифорнии, на Камчатке.
1.1.3 Метаморфизм и магматические горные породы
Метаморфизм (греч. metamorphoómai - подвергаюсь превращению, преображаюсь) - процесс твердофазного минерального и структурного изменения горных пород под воздействием температуры и давления в присутствии флюида.
Выделяют изохимический метаморфизм, при котором химический состав породы меняется несущественно, и не изохимический метаморфизм (метасоматоз) для которого характерно заметное изменение химического состава породы, в результате переноса компонентов флюидом.
По размеру ареалов распространения метаморфических пород, их структурному положению и причинам метаморфизма выделяются:
- региональный метаморфизм, который затрагивает значительные объемы земной коры, и распространен на больших площадях;
- метаморфизм сверхвысоких давлений;
- контактовый метаморфизм приурочен к магматическим интрузиям, и происходит от тепла остывающей магмы;
- динамометаморфизм происходит в зонах разломов, он связан со значительной деформацией пород;
- импактный метаморфизм, который происходит при резком ударе метеорита о поверхность планеты.
сновными факторами метаморфизма являются температура, давление и флюид.
С ростом температуры происходят метаморфические реакции с разложением водосодержащих фаз (хлориты, слюды, амфиболы). С ростом давления происходят реакции с уменьшением объема фаз. При температурах более 600 ˚С начинается частичное плавление некоторых пород, образуются расплавы, которые уходят на верхние горизонты, оставляя тугоплавкий остаток - рестит.
Флюидом называются летучие компоненты метаморфических систем. Это первую очередь вода и углекислый газ. Реже роль могут играть кислород, водород, углеводороды, соединения галогенов и некоторые другие. В присутствии флюида область устойчивости многих фаз (особенно содержащих эти летучие компоненты) изменяются. В их присутствии плавление горных пород начинается при значительно более низких температурах.
Метаморфические породы очень разнообразны. В качестве породообразующих минералов в них установлено более 20 минералов. Породы близкого состава, но образовавшиеся в различных термодинамических условиях могут иметь совершенно разный минеральный состав. Первыми исследователями метаморфических комплексов было установлено, что можно выделить несколько характерных, широко распространенных ассоциаций, которые образовались в разных термодинамических условиях. Первое деление метаморфических пород по термодинамическим условиям образования сделал Эскола. В породах базальтового состава он выделил зеленые сланцы, эпидотовые породы, амфиболиты, гранулиты и эклогиты. Последующие исследования показали логичность и содержательность такого деления. В дальнейшем началось интенсивное экспериментальное изучение минеральных реакций, и усилиями многих исследователей была составлена схема фаций метаморфизма - Р-Т диаграмма, на которой показаны полу устойчивости отдельных минералов и минеральных ассоциаций. Схема фаций стала одним из основных инструментов анализа метаморфических комплектов. Геологи, определив минеральный состав породы, соотносили её с какой либо фацией, и по появлению и исчезновению минералов составляли карты изоград - линий равных температур.
Магматические горные породы образуются в результате остывания и кристаллизации магмы и называются изверженными породами.
Магма представляет собой огненно - жидкий силикатный расплав. В первом случае остывание протекает медленно, вся магма успевает раскристаллизоваться - образуются полнокристаллические зернистые породы. При быстром поднятии магмы на поверхность Земли температура ее быстро падает, давление понижается до нормального и от магмы отделяется летучие компоненты (F, Cl, H2O).В этом случае породы могут иметь стекловатую структуру, т. е. не являются полностью раскристаллизован-ными.
Магматические породы, образовавшиеся в глубоких недрах Земли, называются интрузивными или глубинными. Если застывание магмы происходит на поверхности Земли, то образуются эффузивные или излившиеся породы. Интрузивные и эффузивные породы отличаются условиями залегания и по сложению (структуре и текстуре). Несколько особняком стоит третья группа - жильные породы, которые заполняют трещины.
Интрузивные породы в зависимости от глубины застывания магмы делятся на две фракции:
- абиссальные породы, образовавшиеся на значительной глубине;
- гипабиссальные (полуглубинные) породы, которые затвердели на сравнительно небольшой глубине и которые являются переходными от интрузивных к эффузивным.
Содержащееся в магме некоторое количество газов и перегретых паров воды при извержении нередко взрывается. Вулканические выбросы (вулканический пепел и песок, лапикки и вулканические бомбы) называются пиропластическим материалом, который накапливается по склонам вулканов, оседает, цементируется, и в результате образуются вулканические туфы.
1.2 ПРОЦЕССЫ И ЯВЛЕНИЯ ВНЕШНЕЙ ДИНАМИКИ
1.2.1 Экзогенные процессы рельефообразования
Основные вопросы для обсуждения
__________________________________ ____________________________
1. Экзогенные процессы.
2. Факторы экзогенных процессов.
3. Морфоскульптура.
4. Выветривание, денудация, аккумуляция.
5. Кора выветривания.
6. Деятельность поверхностных текучих вод.
7. Деятельность подземных вод.
8. Деятельность моря в зоне побережий.
9. Деятельность снега и льда.
10. Деятельность многолетней мерзлоты грунта.____________________________ _
В чистом, первозданном виде эндогенные формы встречаются редко. Начиная с момента зарождения и в процессе развития, они постоянно подвергаются воздействию экзогенных процессов. Несмотря на ведущую рельефообразующую роль эндогенных процессов, создающих различного рода неровности на поверхности Земли и направляющих деятельность экзогенных процессов, роль последних в рельефообразовании огромна и соизмерима с ролью эндогенных процессов. Тот сложный и многообразный рельеф, который наблюдается на поверхности Земли, есть функция взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов. Что касается форм микро- и мезорельефа, а в ряде случаев и макрорельефа, с которыми чаще всего приходится иметь дело в повседневной практике, то в подавляющем большинстве они являются результатом деятельности экзогенных сил. Отсюда становится понятной важность познания закономерностей экзогенного рельефообразования, конкретных форм и комплексов форм рельефа, создаваемых, различными экзогенными агентами. Экзогенными называют процессы, которые происходят на поверхности Земли или на небольшой глубине в земной коре и обуслов-лены энергией солнечного излучения, гравитационной силой и жизнедеятельностью организмов.
Экзогенные силы разрушают, преобразуют земную кору, переносят рыхлые и растворимые продукты разрушения, осуществляемого водой, ветром, ледниками. Одновременно с разрушением идет и процесс накопления, или аккумуляция продуктов разрушения. Разрушительные действия экзогенных процессов зачастую нежелательны и даже опасны для человека. К таким опасным явлениям относятся, например, селегрязекаменные потоки. Они могут сносить мосты, плотины, уничтожать посевы. Опасны и оползни, которые тоже приводят к разрушению различных построек, нанося тем самым ущерб хозяйству, унося жизни людей. Среди экзогенных процессов необходимо отметить и выветривание, которое приводит к выравниванию рельефа, а также и роль ветра.
Экзогенные процессы рельефообразования обычно характеризуются высокими скоростями протекания. Их общее свойство заключается в перемещении вещества с более высоких гипсометрических уровней на более низкие, хотя имеют место и отклонения от этого правила. В целом в результате деятельности этих процессов отмечается тенденция к выравниванию земной поверхности. К основным факторам, определяющим содержание и тенденцию экзогенных процессов, относятся:
выветривание и денудация;
деятельность поверхностных текучих вод;
деятельность подземных вод;
деятельность моря в зоне побережий;
деятельность снега и льда;
деятельность многолетней мерзлоты грунта;
деятельность ветра;
деятельностью животных и растений;
деятельность человека.
Деятельность всех вышеназванных факторов приводит к формированию комплекса разнообразных форм рельефа небольшого размера - морфоскульптур. Зачастую несколько экзогенных факторов рельефообразования действуют совместно, что приводит к формированию сложных форм рельефа (таблица 1).
Морфоскульптура - относительно небольшие формы рельефа, формируемые в результате взаимодействия эндогенных и экзогенных сил, при ведущей и активной роли экзогенных.
Скульптурообразующий процесс - процесс рельефообразования под влиянием внешних (экзогенных) факторов среды. Различают два основных типа скульптурообразующих процессов: денудацию (разрушение) и аккумуляцию (накопление, отложение осадочных горных пород). Характер протекания денудации зависит от фактора скульптурогенеза и в зависимости от этого имеет свое название.
Экзогенные процессы рельефообразования характеризуются высокими скоростями: быстрый рост оврагов и речных долин после паводков или прохождения по ним селей, отступание морских берегов, изменение облика рельефа под влиянием хозяйственной деятельности человека. Все это заставляет, во-первых, учитывать деятельность экзогенных процессов в практике повседневной жизни и, во-вторых, тщательно изучать закономерности экзогенного рельефообразования.
Таблица 1
Распространение основных типов морфоскульптуры суши (по К. В. Пашкангу)
Материки
Тип морфоскульптуры
Криогенная
Ледниковая
(древняя)
Флювиальная
Аридная
тыс. км.кв
%
тыс. км.кв
%
тыс. км.кв
%
тыс. км.кв
%
Европа
52,2
0,5
4794,0
45,9
5441,5
52,1
156,7
1,5
Азия
608,6
1,4
7434,3
17,1
24867,7
57,2
10564,4
24,3
Африка
−
−
−
−
17356,0
57,6
12776,0
42,2
Северная Америка
617,5
2,8
11643,4
52,8
8269,5
37,5
1521,6
6,9
Южная. Америка
−
−
1509,3
8,5
14703,0
82,8
1544,7
8,7
Австралия
−
−
107,6
1,2
4862,3
54,2
4001,1
44,6
Суша
в целом
1278,3
1,0
25488,6
19,1
75500,0
56,9
30564,5
23,0
Суммарный эффект деятельности экзогенных агентов заключается в перемещении вещества с более высоких гипсометрических уровней на более низкие, хотя имеются и отклонения от этого правила. Перемещение вещества происходит при непременном участии силы тяжести, которая оказывает либо прямое влияние на него (в случае обвалов, осыпей, оползней и т. Д.), либо опосредствованное, через деятельность текучих вод, ветра, ледников и т. Д. Участие в каждом экзогенном процессе силы тяжести, фактора, по своему существу эндогенного, делает деление рельефообразующих процессов на эндогенные и экзогенные до некоторой степени условным и еще более подчеркивает взаимосвязь и взаимообусловленность эндогенного и экзогенного рельефообразования. Перераспределен ие вещества при образовании осадочных горных пород также может привести к возникновению месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых, которые называют экзогенными. В соответствии с характером природных процессов они образуются разными путями: механическим (россыпи золота, платины, олова, алмазов и др.), химическим (месторождения бокситов, минеральных солей и др.) и органическим (месторождения углей, горючих сланцев, нефти и др.). Разрушаются и изменяются не только породы, попавшие из недр на поверхность. Аналогичные преобразования происходят и тогда, когда образовавшиеся на поверхности породы попадают в условия, характерные для более глубоких зон: например, когда осадочные породы соприкасаются с поступающей из недр магмой, т. Е. попадают в условия высоких температур и давлений, или когда под действием эндогенных процессов деформируется земная кора (образуются складки, разрывы, перемещаются блоки и пр.) и в связи с этим резко повышается давление и температура. В подобных случаях поверхностные образования (осадочные, а часто и магматические породы) оказываются неустойчивыми. Происходит новое перераспределение материи, в результате которого появляются породы, совершенно не похожие на исходные. Эти породы называют метаморфическими, а процесс их изменения - метаморфизмом. При метаморфизме также могут образоваться месторождения полезных ископаемых, например месторождения асбеста, талька, многих других металлов. Таким образом, внешние агенты постоянно разрушают то, что создается эндогенными процессами, и одновременно создают новое вещество, новые формы материи, устойчивые в новой среде, а материя, образованная на поверхности, становится неустойчивой в недрах и, если попадает туда, преобразуется. В этом наглядно проявлен величайший диалектический закон борьбы и единства противоположностей, на котором зиждется все развитие нашей планеты со времени ее зарождения. Благодаря этому происходит непрерывное перераспределение материи с образованием новых ее форм и разновидностей, заставляющее течь реки, двигающее горы и моря, поддерживающее жизнь за счет поступления из недр все новых и новых материалов. С деятельностью внутренних и внешних процессов связано и изменение вещества земной коры разрушение или изменение одних горных пород и создание новых пород обуславливает образование различных полезных ископаемых. Вся совокупность процессов разрушения горных пород и сноса разрушенного материала объединяются под общим названием денудация (денудацио - обнажение). Наиболее интенсивно она проявляется на возвышенных участках суши, которые называются областями денудации, а в понижениях рельефа происходит накопление осадков, соответствующее первой стадии образования осадочных пород, которое называется аккумуляцией (аккумуляцио - накопление), а области накопления областью аккумуляции. Совместное воздействие на поверхность Земли денудации и аккумуляции приводит к выравниванию рельефа. В результате этих процессов постепенно разрушаются и понижаются горы и возвышенности, а впадины рельефа заполняются осадками. Если бы эти процессы происходили достаточно долго, то поверхность Земли превратилась бы в равнину. Но формы земной поверхности определяются взаимодействием эндогенных и экзогенных процессов. Внутренние силы приводящие к тектоническим движениям создают неровности земной поверхности, а внешние нивелируют рельеф. В природе тектонического покоя не существует, все находится в непрерывном движении и изменении, и менее периодически происходит замедление процессов, которые затем снова усиливаются. Сущность экзогенных процессов сводится к следующему:
- выветривание - механическое разрушение горных пород и хими-ческое преобразование слагающих их минералов; - денудация - удаление и перенос разрыхленных и растворенных продуктов разрушения горных пород водой, ветром и льдом. Большое влияние на ее темпы и характер оказывают размах и скорость тектонических движений, а также климатические условия территории. Преобладание денудации над тектоническим поднятием со временем приводит к снижению абсолютных и относительных высот региона и общему нивелированию рельефа;
- аккумуляция - отложение этих продуктов в виде осадков на суше или на дне водных бассейнов. Процесс совместного формирования рельефа и рыхлых отложе-ний в свою очередь именуется морфолитогенезом. Так, в результате деятельности реки формируются и ее долина, и отложения (аллювий).
1.2.2 Выветривание и рельефообразование
Каждый рельефообразующий процесс - это прежде всего процесс динамики вещества, слагающего литосферу Земли.
Основу всех экзогенных процессов составляет выветривание - процесс механического разрушения и химического изменения горных пород и минералов в условиях земной поверхности и приповерхностных слоев литосферы, происходящий под влиянием различных атмосферных агентов (атмосферные осадки, ветер, сезонные и суточные колебания температуры воздуха, воздействие на породы атмосферного кислорода и др.), грунтовых и поверхностных вод, жизнедеятельности растительных и животных организмов и продуктов их разложения. Процессы выветривания и разрушительная деятельность других внешних агентов приводят к образованию большого количества обломочного материала и растворенных веществ. Эти продукты разрушения или перемещаются под действием силы тяжести, или захватываются ветром, текучими водами, ледниками и сносятся в озера, моря, океаны и другие понижения рельефа. Выветривание имеет большое значение для подготовки вещества к его транспортировке; с ним тесно связано почвообразование - зарождение и формирование почвы. В зависимости от факторов, воздействующих на горные породы, и результатов воздействия процессы выветривания подразделяются на два типа - физическое и химическое выветривание. Оба типа выветривания тесно связаны друг с другом, действуют совместно, и только интенсивность проявления каждого из них, обусловленная целым рядом факторов (климатом, составом пород, рельефом и т. д.), в разных местах неодинакова (рисунок 1). Иногда выделяют еще один тип выветривания - органогенное, связанное с воздействием на горные породы растительных и животных организмов. Однако выделять органогенное выветривание в самостоятельный тип, по-видимому, нет необходимости, так как воздействие организмов на горные породы всегда можно свести к процессам физического или химического выветривания.
Рассмотрим виды выветриваний.
Физическое выветривание - это разрушение горных пород и их раздробление без видимого изменения химического состава.
Факторы физического выветривания.
1) Колебание температуры.
2) Замерзающая в трещинах вода.
3) Расклинивающая сила корней деревьев.
4) Роющая деятельность ... продолжение
Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
генезис, география, последствия
Алматы, 2016
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
I
ПОНЯТИЯ О ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ ... ...
1.1
Процессы и явления внутренней геодинамики ... ... ... ... ... ...
1.1.1
Тектонические движения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.1.2
Магматизм ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.1.2.1
Интрузивный магматизм ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... .
1.1.2.2
Эффузивный магматизм (вулканизм) и постмагматические процессы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.1.3
Метаморфизм и магматические горные породы ... ... ... ... ... .
1.2
Процессы и явления внешней динамики ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.2.1
Экзогенные процессы рельефообразования ... ... ... ... . ... ... ...
1.2.2
Выветривание и рельефообразование ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.2.3
Коры выветривания ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.2.4.
Склоновые процессы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.2.5
Флювиальные процессы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.2.6.
Абразионные рельефообразующие процессы морских берегов..
1.2.7
Деятельность подземных вод и карстовые процессы ... ... ... ...
1.2.8
Деятельность ледников ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.2.9
Деятельность ветра. Дефляция и корразия ... ... ... ... ... ... ... ..
1.2.10
Перенос, аккумуляция и эоловые отложения ... ... ... ... ... ... .
Литература к главе 1 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
II
НАУЧНО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗУЧЕНИЯ ОПАСНЫХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ... ... ... .
2.1
Проблемы и подходы к изучению опасных геодинамических процессов ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Литература к главе 2.1 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.2
Методологические аспекты оценки опасных геодинамических процессов ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Литература к главе.2.2 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.3
Классификация опасных геодинамических процессов ... ... ... ...
Литература к главе.2.3 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
III
ОПАСНЫЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ЯВЛЕ-НИЯ: ГЕОГРАФИЯ И ПОСЛЕДСТВИЯ ... ... ... ... ... ... ...
3.1
Опасные геолого-геоморфологические явления ... ... ... ... ... ...
3.1.1
Опасные эндогенные явления ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.1.2
Опасные экзогенные явления ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Литература к главе 3.1 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.2
Опасные метеорологические явления ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3.2.1
Опасности метеорологического характера ... ... ... ... ... ... .. ...
3.2.2
Сильные ветры ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Литература к главе 3.2 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.3
Опасные гидрологические и гляциальные явления ... ... ... ... ...
Литература к главе 3.3 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
ГЛОСССАРИЙ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
ПРЕДИСЛОВИЕ Облик нашей планеты не является чем-то застывшим, раз и навсегда сформировавшимся. В сущности, она никогда не была такой, как в предыдущий момент. Она изменяется непрерывно. Изменяются ее состав, физическое состояние, внешний вид, положение в мировом пространстве и взаимоотношение с другими членами Солнечной системы. Одним из нескольких основных направлений в геологии является динамическая геология, изучающая разнообразные геологические процессы, формы рельефа земной поверхности, взаимоотношения различных по генезису горных пород, характер их залегания и деформации. Известно, что в ходе геологического развития происходили многократные изменения состава, состояния вещества, облика поверхности Земли и строения земной коры. Эти преобразования связаны с различными геологическими процессами и их взаимодействием. Одни из них связаны с силами, возникающими внутри Земли, и называются процессами внутренней динамики или эндогенными процессами. К ним относятся: магматизм, метаморфизм горных пород, так называемые колебательные вертикальные движения земной коры, тектонические движения, вызывающие складчатые и разрывные нарушения горных пород и образование гор, землетрясения. Другие процессы проявляются на поверхности Земли или в верхних частях земной коры и связаны с воздействием разнообразных внешних факторов (атмосферы, гидросферы, биосферы и т. д.). Поэтому они называются процессами внешней динамики или экзогенными процессами. К ним относятся: выветривание (разрушение горных пород под воздействием колебаний температуры, воды, кислорода и углекислого газа атмосферы и органического мира), деятельность ветра, атмосферных осадков и поверхностных текучих вод, подземных вод и ледников; работа морей и озер; процессы происходящие в болотах. Благодаря разнообразным геодинамическим процессам происходит постоянное видоизменение земной коры и ее поверхности, создаются условия для возникновения новых горных пород и разрушения уже существующих. Эндогенные процессы формируют морфоструктурный рельеф (горные хребты, крупные впадины и другие). Морфоскульптуры созданы экзогенными процессами. Они, как правило, сравнительно небольшие, но очень различные по размерам - от отдельных гор и речных долин до мелких царапин. Кроме того, выделяют геотекстуры (материки и океаны) - крупнейшие формы, рожденные общепланетарными силами. Геодинамические процессы тесно связаны в пространстве и во времени, а само их взаимодействие имеет сложный и во многом противоречивый характер. ПОНЯТИЯ О ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ1.1 ПРОЦЕССЫ И ЯВЛЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ГЕОДИНАМИКИ 1.1.1 Тектонические движенияОсновные вопросы для обсуждения ________________________ ___________________________________ ___ 1. Какие процессы природы называются эндогенными? 2. Разрывные и складчатые разрушения. 3. Взаимные перемещения плит. 4. Субдукция, спрединг, скучивание. 5. Морфоструктура. 6. Конвекция в мантии.____________________________ _________________________ Эндогенные процессы меняют состав земной коры и форму Земли за счет поступающей из глубоких недр магмы и формирования возвышенностей и впадин на поверхности планеты. И рельеф, и глубинные магматические породы совершенно неустойчивы в условиях земной поверхности. Породы, образованные в недрах и устойчивые в господствующих там условиях, на поверхности быстро разрушаются под действием экзогенных процессов - суточных и сезонных колебаний температуры, механического и химического воздействия воды, воздуха и живых организмов. В результате образуется другое, новое вещество, устойчивое в поверхностных условиях. Возникают новые формы материи, новые горные породы, которые называются вторичными, поскольку они произошли за счет ранее существовавших образований - первичных магматических горных пород. Эндогенными называют процессы, вызванные преимущественно внутренними силами Земли и происходящие в ее недрах. Они обусловлены энергией, выделяемой при развитии вещества Земли, действием силы тяжести и сил, возникающих при вращении Земли, а проявляются в виде тектонических движений (медленные поднятия и опускания земной коры, складчатости, образование крупных элементов рельефа, землетрясения), процессов магматизма (выплавления, перемещения и застывания магмы), метаморфизма горных пород и формирования месторождений полезных ископаемых. Судить о характере и интенсивности этих процессов можно непосредственно, наблюдая их проявление в виде вулканических извержений, землетрясений, образования трещин и других деформаций земной поверхности, а также изучая результаты их проявления в геологическом прошлом, выраженные в образовании основных форм рельефа, в различных дислокациях и деформациях земной коры и в наличии характерного комплекса изверженных пород, возникших при застывании поступившего из недр силикатного расплава (магмы) или из продуктов, выброшенных при вулканических извержениях (вулканического пепла, бомб и пр.). Перераспределение материи при эндогенных процессах сопровождается образованием очень важной группы полезных ископаемых (руды большинства металлов, слюды, драгоценные камни, абразивы и др.), а также наиболее грозными стихийными явлениями (землетрясениями, извержениями вулканов), которые необходимо изучать для предупреждения связанных с ними бедствий. Поэтому изучение эндогенных процессов имеет не только познавательное, но и практическое значение. Тектонические движения приводят к деформациям (нарушениям) верхних частей земной коры. Выделяют разрывные нарушения, сопровождаемые перемещением разорванных частей геологических тел друг относительно друга, и складчатые нарушения, когда происходит изменение залегания слоев без изменения сплошности горных пород, т.е. возникают изгибы пластов - складки; процесс их образования называют складкообразованием или складчатостью. Тектонические движения можно разделить на горизонтальные и верти-кальные. Горизонтальные движения играют значительную роль в формировании литосферы и рельефа земной поверхности и находятся в фокусе внимания тектоники литосферных плит, которая в настоящее время стала, пожалуй, наиболее универсальной концепцией, объясняющей многие явления на Земле. В основе этой концепции лежат следующие положения. Верхняя часть Земли разделяется на две оболочки - жесткую и хруп-кую литосферу и более пластичную и подвижную астеносферу. Литосфера подразделяется на некоторое количество плит. Основанием для их разграничения служит размещение очагов землетрясений, так как сейсмическая энергия в основном выделяется на границах между плитами. В большинстве случаев, хотя и не всегда, эти границы четко выражены. Наблюдают три рода взаимных перемещений плит: - дивергентные границы, вдоль которых происходит раздвижение плит (спрединг); - конвергентные границы, вдоль которых происходит сближение плит, обычно выражающееся в пододвигании одной плиты под другую. При этом возможны: субдукция, когда океанская плита пододвигается под континентальную, в результате которого образуется аккреционная призма, наращивающая континентальную, окраинную или островную дугу (рисунок 1). К зонам субдукции приурочено большинствоземлетрясений и множество вулканов; обдукция, когда океанская плита (кора, литосфера) надвигается на континентальную; коллизия, когда сталкиваются две континентальные плиты (обычно с поддвигом одной под другую), которая порождает сложную коровую структуру и горообразование (рисунок 2);
- трансформные границы, вдоль которых происходит горизонтальное скольжение одной плиты относительно другой по плоскости вертикального трансформного разлома.
Рисунок. 1 Субдукция
(http:go.mail.rusearch_images)
Рисунок 2. Схема континентальной коллизии и горообразования
(http:go.mail.rusearch_images)
В природе преобладают границы первых двух типов. Причем дивергентные границы приурочены к осевым зонам срединно-океанических хребтов и межконтинентальным рифтам (крупным линейным тектони-ческим структурам земной коры, образовавшимся главным образом при горизонтальном растяжении коры), а конвергентные - к осевым зонам глубоководных желобов, сопряженных с островными дугами. На дивергентных границах происходит непрерывное рождение новой океанической коры, которая перемещается астеносферным течением в сторону зон субдукции, где она поглощается на глубине. Считается, что объем поглощаемой в зонах субдукции океанической коры равен объему коры, образующейся в зонах спрединга. Благодаря этому радиус и объем Земли остаются более или менее постоянными.
Основной причиной горизонтального движения плит считается конвек-ция в мантии, вызываемая ее разогревом. При этом срединно-океанические хребты с их рифтами располагаются над восходящими ветвями течений, а глубоководные желоба - над нисходящими.
Новообразованная океаническая литосфера движется к желобам, постепенно охлаждаясь, уплотняясь и увеличивая свою мощность за счет астеносферы. Результатом этого являются нисходящие вертикальные движения. В конечном счете, океанская литосфера становится тяжелее подстилающей астеносферы и погружается в нее вдоль океанских склонов глубоководных желобов.
Вертикальные движения имеют еще более разнообразные причины. Поднятия могут быть обусловлены подъемом более легких выплавок из астеносферы (который одновременно служит причиной расходящихся горизонтальных движений), а также разогревом литосферы над этими восходящими горячими мантийными струями. Опускания в океанах связаны с охлаждением литосферы по мере ее удаления от осей спрединга и максимальны в зонах глубоководных желобов. В зонах, выходящих на поверхность вдоль осей желобов, опускание вновь сменяется поднятием вследствие скучивания, нагромождения осадков и накопления продуктов вулканической деятельности. Процессы регионального метаморфизма и гранитообразования ведут здесь к увеличению мощности легкой континентальной коры, а это в свою очередь приводит к ее всплыванию. С данным процессом связано образование первичных горных сооружений.
Вторичные горные сооружения формируются под влиянием столкновения континентальных плит, в результате чего увеличивается тепловой поток, что способствует подъему астеносферы и росту поднятий. Считается, что опускание территории может быть связано с формированием ледникового щита (Антарктида, Гренландия) и подъемом областей, освободившихся от ледникового покрова благодаря снятию нагрузки (Балтийский и Канадский щиты).
В конце XX в. деятельность человека, принявшая планетарные масштабы, стала причиной искусственно вызываемой сейсмичности, возникающей, например, при ядерных взрывах (испытания на полигоне Невада (США) инициировали тысячи сейсмических толчков), при строительстве водохранилищ, заполнение которых иногда провоцирует сильные землетрясения. Так случилось и в Индии, когда сооружение водохранилища Койна вызвало 8-балльное землетрясение, при котором погибло 177 человек.
1.1.2 Магматизм
Основные вопросы для обсуждения
__________________________________ ____________________________
1. Магматизм.
2. Интрузивный магматизм.
3. Эффузивный магматизм.
4. Продукты извержения вулканов.
5. Типы вулканов.
6. Метаморфизм.
7. Магматические горные породы_____________________________ _______________.
Магматизм - проявление глубинной активности Земли, тесно связан с ее развитием, тепловой историей и тектонической эволюцией. В результате магматизма формируются: интрузивные тела и горные породы - в процессе внедрения в толщу земной коры расплавленной магмы и эффузивные - в процессе излияния жидкой лавы из глубин Земли на поверхность с образованием лавовых покровов и потоков.
Сведения об этих процессах до сих пор довольно скудные и вопрос о происхождении их пока остается гипотетическим. Одни ученые считают основным источником энергии эндогенных процессов гравитационную энергию, другие космическую, третьи ротационную (вращение Земли вокруг своей оси), четвертые радиогенную, образующуюся при распаде тяжелых неустойчивых элементов.
Главные радиогенная и гравитационная, приводящие к дифференциации вещества в недрах Земли, которое носит название магмы. Магма представляет собой трехкомпонентную систему, состоящую из жидкости, газа, и твердых кристаллов. Различают первичные и вторичные магмы. Первичные возникают на разных глубинах земной коры и верхней мантии и имеют однородный состав. Продвигаясь к поверхности Земли магма изменяет свой состав, превращаясь во вторичную. Нижняя часть магмы приобретает ультраосновной состав, более высокая базальтовый, а самая верхняя часть кислый, вплоть до гранитного.
Химический состав магмы: SiO2, FeO, CaO, MgO, Na2O, K2O (до 97%). Летучие компаненты: CO2, H2, H2O, F2, B и др.
Кристаллизация магмы происходит в определенном интервале температур от 1000 до 16000 С.
1.1.2.1 Интрузивный магматизм
Интрузивный магматизм - процесс внедрения и застывания магмы в породах земной коры с образованием на разных глубинах своеобразных интрузивных форм (рисунок 3).
По глубине проявления магматизм разделяют на абиссальный (глубинный), гипабиссальный (полуглубинный) и поверхностный (вулканизм).
К глубинным относятся секущие и пластовые жилы:
а) секущие жилы пересекают слой горных пород под различными углами, называются дайками. Образуются в результате растяжения горных пород и заполнения пространства магмой. Породы: порфириты, гранит, порфиры, диабазы, негматиты;
б) пластовые жилы силлы залегают согласно с вмещающими породами, образуются в результате раздвигания магмой этих пород.
К глубинным также относятся:
- лополит (чаша) S = 300 км2, m 15 км. в поперечнике, характерен для платформ;
- факолит (чечевица) образуется одновременно со складками; S ~ 300 км2, m ~ 10 км, характерен для
- лакколит грибообразный, верхние слои приподняты; S 300 км2, m 10 -15 км.
Различают глубинные формы такие как:
- батолиты крупные гранитные интрузии, S сотни и тысячи км2, в глубину неопределено.
- штоки - столбообразные тела, изометричные, S 100 - 150 км2.
Рисунок 3. Интрузивный магматизм
(http:go.mail.rusearch_images)
1.1.2.2 Эффузивный магматизм (вулканизм) и постмагматические процессы
Вулканизм - совокупность явлений, обусловленных проникновением магмы из глубин Земли на ее поверхность. Вулканизм приводит к появлению на поверхности Земли огромного количества вулканического материала (вулканическое стекло, пепел, газы и т.д.), а также к формированию такого грандиозного образования, как вулкан, который возникает над каналами и трещинами в земной коре. Именно по этим каналам и трещинам на земную поверхность извергаются лава, пепел, горячие газы, пары воды и обломки горных пород (рисунок 4).
Рисунок 4. Эффузивный магматизм
(http:go.mail.rusearch_images)
По степени активности различают действующие, уснувшие и потухшие вулканы, а по форме - центральные, извергающиеся из центрального выводного отверстия, и трещинные, вулканические аппараты которых имеют вид зияющих трещин или ряда небольших конусов (рисунок 5). Основными частями вулканического аппарата являются магматический очаг (в земной коре или верхней мантии); жерло - выводной канал, по которому магма поднимается к поверхности; конус - возвышенность на поверхности Земли из продуктов выброса вулкана; кратер - углубление на поверхности конуса вулкана. Современные вулканы расположены вдоль крупных разломов и тектонически подвижных областей (главным образом на островах и берегах Тихого и Атлантического океанов). Среди активных действующих вулканов назовем Ключевскую сопку и Авачинскую сопку (Камчатка, Россия), Везувий (Италия), Исалько (Сальвадор), Мауна-Лоа (Гавайские о-ва).
Эффузивный магматизм или вулканизм это излияние на поверхность Земли лавы, выход газов или выброс обломочного материала взрывом газов.
В зависимости от количества газов, их состава и температуры происходит:
а) изменение лавы - эффузия (медленное выделение газов, температура - высокая);
б) взрывное извержение - эксплозия (быстрое выделение газов, вскипание, температура - высокая);
в) медленное вскипание магмы - экструзия (вязкая магма, температура - высокая).
Продукты извержения вулканов
Различают жидкие, твердые и газообразные продукты извержения вулканов.
1) Газообразные (летучие): водяной пар, диоксид углерода (CO2), оксид углерода (CO), азот (N2), диоксид серы (SO2), оксид серы (SO), газообразная сера (S2), водород (H2), аммиак (NH3), хлористый водород (HCl), фтористый водород (HF), сероводород (H2S), метан (CH4), борная кислота (H3BO3), хлор (Cl), аргон (Ar), преобразованные H2O и СО2. Также присутствуют хлориды щелочных металлов и железа. Состав газов и их концентрация зависят от температуры и от типа земной коры, поэтому они могут меняться в пределах одного вулкана.
2) Жидкие вулканические продукты представляют собой лаву, вышедшую на поверхность.
Характер эффузивных извержений, форма и протяженность лавовых потоков определяется химическим составом, вязкостью, температурой, содержанием летучих веществ.
Наиболее распространены - базальтовые лавы, имеют температуру до 1100 - 12000С, низкую вязкость, V течения = 60 кмч (образуют лавовые реки или покровы).
Базальты изливающиеся в подводных условиях образуют подушечные лавы. Это происходит в рифтовых зонах срединно √ океанических хребтов.
Сравнительно меньше распространены вязкие, низкотемпературные лавы (андезиты, дациты, риолиты), образующие короткие и мощные потоки. Быстро остывают на поверхности.
3) Твердые вулканические продукты образуются при эксклюзивных взрывных извержениях. При этом образуются вулканические бомбы (застывшие выбросы жидкой лавы), размером 6 см. и более. Скопления вулканических бомб - агломераты.
Лапикки (шарики) - размеры 1 - 5 см. более мелкие продукты выброса - вулканический песок, пепел и пыль. Последняя разносится на тысячи км. Вулкан Кракатау (между островом Суматра и островом Ява в Зондском проливе), совершив извержение в 1883 году, выбросил тончайшую пыль, которая обошла в верхних слоях атмосферы весь земной шар.
Взрывы дробят и выбрасывают уже отвердевшие вулканические породы и распыляют жидкую лаву, образуя туфы, размеры которых от 1 - 2 долей мм.
Типы вулканов
Существует 2 основных вида вулканов: центрального и линейного типа.
Вулканы центрального типа - конусообразные или куполообразные возвышенности, сложенные вулканическими извержениями, высотой несколько тысяч метров.
На вершинах чашеобразные углубления - кратеры, которые соединяются с магматическим очагом, который находится на глубине 80 км. и более в верхней мантии, через жерло. Выбрасываемые при извержении обломки и лава наращивают конус. К кратерам часто приурочены озера. При извержении образуются грязевые потоки, приводящие к катастрофическим разрушениям.
Рисунок 5. Типы вулканов
(http:go.mail.rusearch_images)
Кратер древнего вулкана, разрушенного в результате экзогенных процессов, внутри которого располагается несколько более молодых конусов, до 2 - 3 десятков км. в поперечнике, называется кальдерой. По генезису различают кальдеры:
- взрывные, образующиеся при извержениях взрывного типа;
кальдеры обрушения или проседания, вследствие обрушения кровли подземной полости, откуда была внезапно выброшена эмульсия магмы и частичного оседания низвергнутой лавы;
- эрозионные - образованные в результате экзогенных процессов в длительный период покоя вулкана;
- смешанные - в формировании их участвовали как эндогенные так и экзогенные процессы.
Вулканы линейного или трещинного типа - имеют протяженные подводящие каналы
Как правило, изливается базальтовая жидкая лава, образуя покровы. Вдоль трещин образуются валы разбрызгивания (лавы), плоские конусы, лавовые поля.
Если магма кислая, то образуются кислотные экструзивные валы и массивы.
Образование и распространение минералов
Гавайский тип извержений - выбросы очень жидкой базальтовой лавы. Образуются щитовидные вулканы (рисунок 6). Температура лавы очень высокая - 1200 - 1300 0С. Сопровождается лавовыми фонтанами высотой до сотен метров. V = 4-5 мсек. Твердые продукты извержения не образуются. (Гавайские острова: В 1959 году вулкан Куладэа извергался в течении недели. Поперечник кратера - 5000 м.).
Рисунок 6. Гавайский тип извержений
(http:go.mail.rusearch_images)
Стромболманский тип - более вязкая основа лавы (больше кремнекислоты), температура более низкая - 1050 - 1100 0С. С трудом отдает газы (рисунок7).
Выбрасывает лапикки, бомбы, а через 1 - 2 суток происходит излияние лавы, затем снова взрывы, клубы дыма. (Вулкан Стромболи в Средиземном море - Липарские острова, у верхнего носка итальянского сапога. Высота над уровнем моря - 900 м.).
Рисунок 7. Стромболманский тип извержений
(http:go.mail.rusearch_images)
Плинианский тип (везувианский). Плиний старший (римский ученый) погибший при извержении Везувия в 79 году н. э., уничтожившего города Геркуланум, Стабисо и Помпею.
Рисунок 8. Плинианский тип (везувианский) извержений
(http:go.mail.rusearch_images)
Характерны мощные, внезапные взрывы, сопровождающиеся выбросами огромного количества пепла. Лавы базальтовые с еще большим содержанием кремнекислоты, поэтому ближе к средним, температура до 1000 0С (рисунок 8). Вязкая, нередко закупоривает жерло. Пример - вулкан Кракатау.
Пелейский тип - образует раскаленные лавины и купола вязких лав. Продукты извержения: пепел, пемза, кристаллы, вулканические породы (рисунок 9). После извержения выдвигается игла вязкой магмы. Вулкан Моп - Пеле на острове Мартиника (к юго - востоку от Кубы, Карибское море) в группе мелких Антильских островов 8 мая 1902 года уничтожил город Сен - Пьер с 40 тыс. жителями.
Рисунок 9. Пелейский тип извержений
(http:go.mail.rusearch_images)
Газовый тип - сильные подземные толчки, взрывы и выбросы большого количества пепла и газов (рисунок 10). Бандай в Японии (1888 г.). Была снесена вся вершина вулкана (высота 640 м.). Продукты извержения покрыли площадь ~ 70 км2 (бедствие).
Рисунок 10. Газовый тип извержений
(http:go.mail.rusearch_images)
Извержение шпатовых потоков происходило в геологическом прошлом, человеком не наблюдалось: палящие тучи или раскаленные лавины.
Различают такие постмагматические процессы как:
- фумаролы - выход вулканических газов на поверхность. Это и газы из расплавов и превратившиеся в пар грунтовые воды. Фумаролы бывают кислые, щелочно - нашатырные, сернистые, сероводородные и др.;
- термы - горячие источники, связаны с современным вулканизмом (Камчатка, Кавказ). Воды бывают: натриево - хлоридными, кислыми, сульфитно - хлоридными, кислыми сульфатными и т. д. Радиоактивные вещества (радон). Изменяют окружающие породы (глины, известняки);
- гейзеры - горячие, периодически фонтанирующие (на десятки метров) источники. Великий Гейзер в Исландии (к востоку от Канады). Температура + 75 - 100 0С. Существуют гейзерные электростанции в Италии, Исландии, Калифорнии, на Камчатке.
1.1.3 Метаморфизм и магматические горные породы
Метаморфизм (греч. metamorphoómai - подвергаюсь превращению, преображаюсь) - процесс твердофазного минерального и структурного изменения горных пород под воздействием температуры и давления в присутствии флюида.
Выделяют изохимический метаморфизм, при котором химический состав породы меняется несущественно, и не изохимический метаморфизм (метасоматоз) для которого характерно заметное изменение химического состава породы, в результате переноса компонентов флюидом.
По размеру ареалов распространения метаморфических пород, их структурному положению и причинам метаморфизма выделяются:
- региональный метаморфизм, который затрагивает значительные объемы земной коры, и распространен на больших площадях;
- метаморфизм сверхвысоких давлений;
- контактовый метаморфизм приурочен к магматическим интрузиям, и происходит от тепла остывающей магмы;
- динамометаморфизм происходит в зонах разломов, он связан со значительной деформацией пород;
- импактный метаморфизм, который происходит при резком ударе метеорита о поверхность планеты.
сновными факторами метаморфизма являются температура, давление и флюид.
С ростом температуры происходят метаморфические реакции с разложением водосодержащих фаз (хлориты, слюды, амфиболы). С ростом давления происходят реакции с уменьшением объема фаз. При температурах более 600 ˚С начинается частичное плавление некоторых пород, образуются расплавы, которые уходят на верхние горизонты, оставляя тугоплавкий остаток - рестит.
Флюидом называются летучие компоненты метаморфических систем. Это первую очередь вода и углекислый газ. Реже роль могут играть кислород, водород, углеводороды, соединения галогенов и некоторые другие. В присутствии флюида область устойчивости многих фаз (особенно содержащих эти летучие компоненты) изменяются. В их присутствии плавление горных пород начинается при значительно более низких температурах.
Метаморфические породы очень разнообразны. В качестве породообразующих минералов в них установлено более 20 минералов. Породы близкого состава, но образовавшиеся в различных термодинамических условиях могут иметь совершенно разный минеральный состав. Первыми исследователями метаморфических комплексов было установлено, что можно выделить несколько характерных, широко распространенных ассоциаций, которые образовались в разных термодинамических условиях. Первое деление метаморфических пород по термодинамическим условиям образования сделал Эскола. В породах базальтового состава он выделил зеленые сланцы, эпидотовые породы, амфиболиты, гранулиты и эклогиты. Последующие исследования показали логичность и содержательность такого деления. В дальнейшем началось интенсивное экспериментальное изучение минеральных реакций, и усилиями многих исследователей была составлена схема фаций метаморфизма - Р-Т диаграмма, на которой показаны полу устойчивости отдельных минералов и минеральных ассоциаций. Схема фаций стала одним из основных инструментов анализа метаморфических комплектов. Геологи, определив минеральный состав породы, соотносили её с какой либо фацией, и по появлению и исчезновению минералов составляли карты изоград - линий равных температур.
Магматические горные породы образуются в результате остывания и кристаллизации магмы и называются изверженными породами.
Магма представляет собой огненно - жидкий силикатный расплав. В первом случае остывание протекает медленно, вся магма успевает раскристаллизоваться - образуются полнокристаллические зернистые породы. При быстром поднятии магмы на поверхность Земли температура ее быстро падает, давление понижается до нормального и от магмы отделяется летучие компоненты (F, Cl, H2O).В этом случае породы могут иметь стекловатую структуру, т. е. не являются полностью раскристаллизован-ными.
Магматические породы, образовавшиеся в глубоких недрах Земли, называются интрузивными или глубинными. Если застывание магмы происходит на поверхности Земли, то образуются эффузивные или излившиеся породы. Интрузивные и эффузивные породы отличаются условиями залегания и по сложению (структуре и текстуре). Несколько особняком стоит третья группа - жильные породы, которые заполняют трещины.
Интрузивные породы в зависимости от глубины застывания магмы делятся на две фракции:
- абиссальные породы, образовавшиеся на значительной глубине;
- гипабиссальные (полуглубинные) породы, которые затвердели на сравнительно небольшой глубине и которые являются переходными от интрузивных к эффузивным.
Содержащееся в магме некоторое количество газов и перегретых паров воды при извержении нередко взрывается. Вулканические выбросы (вулканический пепел и песок, лапикки и вулканические бомбы) называются пиропластическим материалом, который накапливается по склонам вулканов, оседает, цементируется, и в результате образуются вулканические туфы.
1.2 ПРОЦЕССЫ И ЯВЛЕНИЯ ВНЕШНЕЙ ДИНАМИКИ
1.2.1 Экзогенные процессы рельефообразования
Основные вопросы для обсуждения
__________________________________ ____________________________
1. Экзогенные процессы.
2. Факторы экзогенных процессов.
3. Морфоскульптура.
4. Выветривание, денудация, аккумуляция.
5. Кора выветривания.
6. Деятельность поверхностных текучих вод.
7. Деятельность подземных вод.
8. Деятельность моря в зоне побережий.
9. Деятельность снега и льда.
10. Деятельность многолетней мерзлоты грунта.____________________________ _
В чистом, первозданном виде эндогенные формы встречаются редко. Начиная с момента зарождения и в процессе развития, они постоянно подвергаются воздействию экзогенных процессов. Несмотря на ведущую рельефообразующую роль эндогенных процессов, создающих различного рода неровности на поверхности Земли и направляющих деятельность экзогенных процессов, роль последних в рельефообразовании огромна и соизмерима с ролью эндогенных процессов. Тот сложный и многообразный рельеф, который наблюдается на поверхности Земли, есть функция взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов. Что касается форм микро- и мезорельефа, а в ряде случаев и макрорельефа, с которыми чаще всего приходится иметь дело в повседневной практике, то в подавляющем большинстве они являются результатом деятельности экзогенных сил. Отсюда становится понятной важность познания закономерностей экзогенного рельефообразования, конкретных форм и комплексов форм рельефа, создаваемых, различными экзогенными агентами. Экзогенными называют процессы, которые происходят на поверхности Земли или на небольшой глубине в земной коре и обуслов-лены энергией солнечного излучения, гравитационной силой и жизнедеятельностью организмов.
Экзогенные силы разрушают, преобразуют земную кору, переносят рыхлые и растворимые продукты разрушения, осуществляемого водой, ветром, ледниками. Одновременно с разрушением идет и процесс накопления, или аккумуляция продуктов разрушения. Разрушительные действия экзогенных процессов зачастую нежелательны и даже опасны для человека. К таким опасным явлениям относятся, например, селегрязекаменные потоки. Они могут сносить мосты, плотины, уничтожать посевы. Опасны и оползни, которые тоже приводят к разрушению различных построек, нанося тем самым ущерб хозяйству, унося жизни людей. Среди экзогенных процессов необходимо отметить и выветривание, которое приводит к выравниванию рельефа, а также и роль ветра.
Экзогенные процессы рельефообразования обычно характеризуются высокими скоростями протекания. Их общее свойство заключается в перемещении вещества с более высоких гипсометрических уровней на более низкие, хотя имеют место и отклонения от этого правила. В целом в результате деятельности этих процессов отмечается тенденция к выравниванию земной поверхности. К основным факторам, определяющим содержание и тенденцию экзогенных процессов, относятся:
выветривание и денудация;
деятельность поверхностных текучих вод;
деятельность подземных вод;
деятельность моря в зоне побережий;
деятельность снега и льда;
деятельность многолетней мерзлоты грунта;
деятельность ветра;
деятельностью животных и растений;
деятельность человека.
Деятельность всех вышеназванных факторов приводит к формированию комплекса разнообразных форм рельефа небольшого размера - морфоскульптур. Зачастую несколько экзогенных факторов рельефообразования действуют совместно, что приводит к формированию сложных форм рельефа (таблица 1).
Морфоскульптура - относительно небольшие формы рельефа, формируемые в результате взаимодействия эндогенных и экзогенных сил, при ведущей и активной роли экзогенных.
Скульптурообразующий процесс - процесс рельефообразования под влиянием внешних (экзогенных) факторов среды. Различают два основных типа скульптурообразующих процессов: денудацию (разрушение) и аккумуляцию (накопление, отложение осадочных горных пород). Характер протекания денудации зависит от фактора скульптурогенеза и в зависимости от этого имеет свое название.
Экзогенные процессы рельефообразования характеризуются высокими скоростями: быстрый рост оврагов и речных долин после паводков или прохождения по ним селей, отступание морских берегов, изменение облика рельефа под влиянием хозяйственной деятельности человека. Все это заставляет, во-первых, учитывать деятельность экзогенных процессов в практике повседневной жизни и, во-вторых, тщательно изучать закономерности экзогенного рельефообразования.
Таблица 1
Распространение основных типов морфоскульптуры суши (по К. В. Пашкангу)
Материки
Тип морфоскульптуры
Криогенная
Ледниковая
(древняя)
Флювиальная
Аридная
тыс. км.кв
%
тыс. км.кв
%
тыс. км.кв
%
тыс. км.кв
%
Европа
52,2
0,5
4794,0
45,9
5441,5
52,1
156,7
1,5
Азия
608,6
1,4
7434,3
17,1
24867,7
57,2
10564,4
24,3
Африка
−
−
−
−
17356,0
57,6
12776,0
42,2
Северная Америка
617,5
2,8
11643,4
52,8
8269,5
37,5
1521,6
6,9
Южная. Америка
−
−
1509,3
8,5
14703,0
82,8
1544,7
8,7
Австралия
−
−
107,6
1,2
4862,3
54,2
4001,1
44,6
Суша
в целом
1278,3
1,0
25488,6
19,1
75500,0
56,9
30564,5
23,0
Суммарный эффект деятельности экзогенных агентов заключается в перемещении вещества с более высоких гипсометрических уровней на более низкие, хотя имеются и отклонения от этого правила. Перемещение вещества происходит при непременном участии силы тяжести, которая оказывает либо прямое влияние на него (в случае обвалов, осыпей, оползней и т. Д.), либо опосредствованное, через деятельность текучих вод, ветра, ледников и т. Д. Участие в каждом экзогенном процессе силы тяжести, фактора, по своему существу эндогенного, делает деление рельефообразующих процессов на эндогенные и экзогенные до некоторой степени условным и еще более подчеркивает взаимосвязь и взаимообусловленность эндогенного и экзогенного рельефообразования. Перераспределен ие вещества при образовании осадочных горных пород также может привести к возникновению месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых, которые называют экзогенными. В соответствии с характером природных процессов они образуются разными путями: механическим (россыпи золота, платины, олова, алмазов и др.), химическим (месторождения бокситов, минеральных солей и др.) и органическим (месторождения углей, горючих сланцев, нефти и др.). Разрушаются и изменяются не только породы, попавшие из недр на поверхность. Аналогичные преобразования происходят и тогда, когда образовавшиеся на поверхности породы попадают в условия, характерные для более глубоких зон: например, когда осадочные породы соприкасаются с поступающей из недр магмой, т. Е. попадают в условия высоких температур и давлений, или когда под действием эндогенных процессов деформируется земная кора (образуются складки, разрывы, перемещаются блоки и пр.) и в связи с этим резко повышается давление и температура. В подобных случаях поверхностные образования (осадочные, а часто и магматические породы) оказываются неустойчивыми. Происходит новое перераспределение материи, в результате которого появляются породы, совершенно не похожие на исходные. Эти породы называют метаморфическими, а процесс их изменения - метаморфизмом. При метаморфизме также могут образоваться месторождения полезных ископаемых, например месторождения асбеста, талька, многих других металлов. Таким образом, внешние агенты постоянно разрушают то, что создается эндогенными процессами, и одновременно создают новое вещество, новые формы материи, устойчивые в новой среде, а материя, образованная на поверхности, становится неустойчивой в недрах и, если попадает туда, преобразуется. В этом наглядно проявлен величайший диалектический закон борьбы и единства противоположностей, на котором зиждется все развитие нашей планеты со времени ее зарождения. Благодаря этому происходит непрерывное перераспределение материи с образованием новых ее форм и разновидностей, заставляющее течь реки, двигающее горы и моря, поддерживающее жизнь за счет поступления из недр все новых и новых материалов. С деятельностью внутренних и внешних процессов связано и изменение вещества земной коры разрушение или изменение одних горных пород и создание новых пород обуславливает образование различных полезных ископаемых. Вся совокупность процессов разрушения горных пород и сноса разрушенного материала объединяются под общим названием денудация (денудацио - обнажение). Наиболее интенсивно она проявляется на возвышенных участках суши, которые называются областями денудации, а в понижениях рельефа происходит накопление осадков, соответствующее первой стадии образования осадочных пород, которое называется аккумуляцией (аккумуляцио - накопление), а области накопления областью аккумуляции. Совместное воздействие на поверхность Земли денудации и аккумуляции приводит к выравниванию рельефа. В результате этих процессов постепенно разрушаются и понижаются горы и возвышенности, а впадины рельефа заполняются осадками. Если бы эти процессы происходили достаточно долго, то поверхность Земли превратилась бы в равнину. Но формы земной поверхности определяются взаимодействием эндогенных и экзогенных процессов. Внутренние силы приводящие к тектоническим движениям создают неровности земной поверхности, а внешние нивелируют рельеф. В природе тектонического покоя не существует, все находится в непрерывном движении и изменении, и менее периодически происходит замедление процессов, которые затем снова усиливаются. Сущность экзогенных процессов сводится к следующему:
- выветривание - механическое разрушение горных пород и хими-ческое преобразование слагающих их минералов; - денудация - удаление и перенос разрыхленных и растворенных продуктов разрушения горных пород водой, ветром и льдом. Большое влияние на ее темпы и характер оказывают размах и скорость тектонических движений, а также климатические условия территории. Преобладание денудации над тектоническим поднятием со временем приводит к снижению абсолютных и относительных высот региона и общему нивелированию рельефа;
- аккумуляция - отложение этих продуктов в виде осадков на суше или на дне водных бассейнов. Процесс совместного формирования рельефа и рыхлых отложе-ний в свою очередь именуется морфолитогенезом. Так, в результате деятельности реки формируются и ее долина, и отложения (аллювий).
1.2.2 Выветривание и рельефообразование
Каждый рельефообразующий процесс - это прежде всего процесс динамики вещества, слагающего литосферу Земли.
Основу всех экзогенных процессов составляет выветривание - процесс механического разрушения и химического изменения горных пород и минералов в условиях земной поверхности и приповерхностных слоев литосферы, происходящий под влиянием различных атмосферных агентов (атмосферные осадки, ветер, сезонные и суточные колебания температуры воздуха, воздействие на породы атмосферного кислорода и др.), грунтовых и поверхностных вод, жизнедеятельности растительных и животных организмов и продуктов их разложения. Процессы выветривания и разрушительная деятельность других внешних агентов приводят к образованию большого количества обломочного материала и растворенных веществ. Эти продукты разрушения или перемещаются под действием силы тяжести, или захватываются ветром, текучими водами, ледниками и сносятся в озера, моря, океаны и другие понижения рельефа. Выветривание имеет большое значение для подготовки вещества к его транспортировке; с ним тесно связано почвообразование - зарождение и формирование почвы. В зависимости от факторов, воздействующих на горные породы, и результатов воздействия процессы выветривания подразделяются на два типа - физическое и химическое выветривание. Оба типа выветривания тесно связаны друг с другом, действуют совместно, и только интенсивность проявления каждого из них, обусловленная целым рядом факторов (климатом, составом пород, рельефом и т. д.), в разных местах неодинакова (рисунок 1). Иногда выделяют еще один тип выветривания - органогенное, связанное с воздействием на горные породы растительных и животных организмов. Однако выделять органогенное выветривание в самостоятельный тип, по-видимому, нет необходимости, так как воздействие организмов на горные породы всегда можно свести к процессам физического или химического выветривания.
Рассмотрим виды выветриваний.
Физическое выветривание - это разрушение горных пород и их раздробление без видимого изменения химического состава.
Факторы физического выветривания.
1) Колебание температуры.
2) Замерзающая в трещинах вода.
3) Расклинивающая сила корней деревьев.
4) Роющая деятельность ... продолжение
Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
Похожие работы
Дисциплины
- Информатика
- Банковское дело
- Оценка бизнеса
- Бухгалтерское дело
- Валеология
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Религия
- Общая история
- Журналистика
- Таможенное дело
- История Казахстана
- Финансы
- Законодательство и Право, Криминалистика
- Маркетинг
- Культурология
- Медицина
- Менеджмент
- Нефть, Газ
- Искуство, музыка
- Педагогика
- Психология
- Страхование
- Налоги
- Политология
- Сертификация, стандартизация
- Социология, Демография
- Статистика
- Туризм
- Физика
- Философия
- Химия
- Делопроизводсто
- Экология, Охрана природы, Природопользование
- Экономика
- Литература
- Биология
- Мясо, молочно, вино-водочные продукты
- Земельный кадастр, Недвижимость
- Математика, Геометрия
- Государственное управление
- Архивное дело
- Полиграфия
- Горное дело
- Языковедение, Филология
- Исторические личности
- Автоматизация, Техника
- Экономическая география
- Международные отношения
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда
