ОПАСНЫЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ: генезис, география, последствия

Тип работы: Дипломная работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 184 страниц
В избранное:

ОПАСНЫЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ:

генезис, география, последствия

Алматы, 2016

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ . . .

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .:

: I

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: ПОНЯТИЯ О ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ……. .

: 1. 1

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Процессы и явления внутренней геодинамики

: 1. 1. 1

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Тектонические движения . . .

: 1. 1. 2

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Магматизм

: 1. 1. 2. 1

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Интрузивный магматизм

: 1. 1. 2. 2

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Эффузивный магматизм (вулканизм) и постмагматические процессы

: 1. 1. 3

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Метаморфизм и магматические горные породы

: 1. 2

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Процессы и явления внешней динамики. .

: 1. 2. 1

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Экзогенные процессы рельефообразования. .

: 1. 2. 2

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Выветривание и рельефообразование . . .

: 1. 2. 3

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Коры выветривания

: 1. 2. 4.

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Склоновые процессы.

: 1. 2. 5

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Флювиальные процессы.

: 1. 2. 6.

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Абразионные рельефообразующие процессы морских берегов. .

: 1. 2. 7

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Деятельность подземных вод и карстовые процессы

: 1. 2. 8

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Деятельность ледников

: 1. 2. 9

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Деятельность ветра. Дефляция и корразия. .

: 1. 2. 10

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Перенос, аккумуляция и эоловые отложения.

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Литература к главе 1

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .:

: II

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: НАУЧНО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗУЧЕНИЯ ОПАСНЫХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ .

: 2. 1

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Проблемы и подходы к изучению опасных геодинамических процессов.

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Литература к главе 2. 1

: 2. 2

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Методологические аспекты оценки опасных геодинамических процессов. .

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Литература к главе. 2. 2

: 2. 3

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Классификация опасных геодинамических процессов . . .

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Литература к главе. 2. 3

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .:

: III

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: ОПАСНЫЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ЯВЛЕ-НИЯ: ГЕОГРАФИЯ И ПОСЛЕДСТВИЯ

: 3. 1

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Опасные геолого-геоморфологические явления . . .

: 3. 1. 1

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Опасные эндогенные явления.

: 3. 1. 2

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Опасные экзогенные явления. .

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Литература к главе 3. 1 . .

: 3. 2

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Опасные метеорологические явления

: 3. 2. 1

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Опасности метеорологического характера

: 3. 2. 2

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Сильные ветры.

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Литература к главе 3. 2

: 3. 3

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Опасные гидрологические и гляциальные явления. .

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: Литература к главе 3. 3

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .:

ПРЕДИСЛОВИЕ. . .: 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 ПРОЦЕССАХ

1 . 1 ПРОЦЕССЫ И ЯВЛЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ГЕОДИНАМИКИ

1. 1. 1 Тектонические движения

Основные 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 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. ru/search_images)

Рисунок 2. Схема континентальной коллизии и горообразования

( http://go. mail. ru/search_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: SiO ₂ , FeO, CaO, MgO, Na ₂ O, K ₂ O (до 97%) . Летучие компаненты: CO ₂ , H ₂ , H ₂ O, F ₂ , B и др.

Кристаллизация магмы происходит в определенном интервале температур от 1000 до 1600 ⁰ 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 км ² , m 15 км. в поперечнике, характерен для платформ;

- факолит (чечевица) образуется одновременно со складками; S ~ 300 км ² , m ~ 10 км, характерен для

- лакколит грибообразный, верхние слои приподняты; S 300 км ² , m 10 -15 км.

Различают глубинные формы такие как:

- батолиты крупные гранитные интрузии, S сотни и тысячи км ² , в глубину неопределено.

- штоки - столбообразные тела, изометричные, S < 100 - 150 км ² .

Рисунок 3. Интрузивный магматизм

( http://go. mail. ru/search_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. ru/search_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 (CO ₂ ), оксид углерода (CO), азот (N ₂ ), диоксид серы (SO ₂ ), оксид серы (SO), газообразная сера (S ₂ ), водород (H ₂ ), аммиак (NH ₃ ), хлористый водород (HCl), фтористый водород (HF), сероводород (H ₂ S), метан (CH ₄ ), борная кислота (H ₃ BO ₃ ), хлор (Cl), аргон (Ar), преобразованные H ₂ O и СО ₂ . 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 - 1200 ⁰ С, низкую вязкость, V течения = 60 км/ч (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. ru/search_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;

... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.