Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московской области Университет «Дубна» Факультет естественных и инженерных наук Кафедра Общей и прикладной геофизики КУРСОВАЯ РАБОТА По дисциплине «Общая геология» На тему: «Корни» гор и их происхождение Автор работы: Степченков В.С. Научный руководитель: ___________________ ___________________ (ученая степень, звание, ФИО) (подпись) Дата сдачи «____»______________2016 г. Дата защиты: «____»_____________2016 г. Оценка:__________ Дубна, 2016 Оглавление Введение..............................................................................................................................................3 Общая характеристика строения мантии и земной коры...............................................................4 Мантия............................................................................................................................................4 Земная кора.....................................................................................................................................5 Поверхность Мохоровичича....................................................................................................6 Континентальная земная кора..................................................................................................6 «Корни» гор.........................................................................................................................................7 Теория изостазии...........................................................................................................................7 Тектонические горы.......................................................................................................................8 Эрозионные (денудационные) горы.............................................................................................9 Вулканические горы....................................................................................................................10 Деятельность на стыке литосферных плит................................................................................11 Плейт-тектонические реконструкции.............................................................................................13 Немного истории..........................................................................................................................13 Теория тектоники литосферных плит........................................................................................13 Основные положения теории:................................................................................................13 Сила двигающая плиты..........................................................................................................14 Климат и перемещение литосферных плит..........................................................................15 Техногенное вмешательство............................................................................................................16 Заграязнения.................................................................................................................................16 Криолитозона...............................................................................................................................16 Заключение или выводы..................................................................................................................18 Литература:........................................................................................................................................19 Иллюстрации:...................................................................................................................................19 2 Введение Работа носит научно-популярный характер и нацелена на широкую аудиторию. В общем виде в работе произведен сбор и обобщение материала о мантии и земной коре. «Корни» гор - это объект, который трудно наблюдать и изучать с поверхности. До появления сейсмологии исследователи пытались понять строение гор методом структурных анализов и сравнений: по обвалам, слоям, пещерам, вышедшим пластам, анализируя химию лавы. То есть, везде, где можно дотянуться руками и взять пробы или сравнить породу. Сейчас же на вооружении у человека есть сейсмология, которая позволяет заглянуть внутрь горы так глубоко, как это необходимо, и по распространению волн понять, что и как в ней устроено. Однако, это косвенный метод, интерпретация полученных данных не всегда однозначна. Но тут на помощь геологам и геофизикам приходят относительно молодые направления, в которых используются методы измерения гравитационного, магнитного, радиационного и других полей. На основе этих данных строится физическая модель, которая в каком-то приближении отражает реальность. Также снимки из космоса и аэрофотосъемка помогают изучать строение гор, добавляя свой вклад в общую картину. Вообще, история геологии довольно длинна, например, в древнем Китае делали наблюдения за землетрясениями, в древней Греции анализировали вытекающую лаву и составляя первые физические модели. За последние сто лет, благодаря развитию физики, математики, химии и таким проектам, как Кольская сверхглубокая скважина, на которой были получены ответы на многовековые вопросы, геология сильно шагнула вперед. Недалек тот день, когда мы сможем регулировать климат, опускать горы или поднимать дно океана. Для чего это нужно? Выживание потребует от нас этих навыков. Ресурсы на планете стремительно заканчиваются. Для того, чтобы получить что-то новое, придется изобретать более совершенные методы поиска и добычи, искать дополнительные альтернативы и забираться в новые глубины. В дельней перспективе — освоение космоса. Космос — очень чужое и негостеприимное место для человека. Другие планеты придется адаптировать для жизни. Поэтому геология будет всегда одной из первых наук, которая будет шагать по неизвестному грунту рядом с первопроходцами. 3 Общая характеристика строения мантии и земной коры Мантия Человечество ещё не забиралось так глубоко в недра планеты, чтобы глазами или приборами посмотреть на мантию, самая глубокая скважина, которая находится на Кольском полуострове, глубиной всего чуть больше 12км, а это меньше половины средней толщины земной коры. Но все же мы можем изучать мантию земли по некоторым косвенным признакам, а так же с помощью сейсмологии. Точнее по скорости распространению волн в породах. После любого землетрясения планета ещё некоторое время буквально «гудит», как колокол. Это позволило на разных сейсмических станциях фиксировать волны из одного и того же источника. Да и в общем, сейсмические волны разлетаются далеко почти от любого сильного источника, будь то запуск орбитальной ракеты или эксперименты с атомной и водородной бомбой. На основе анализа этих волн построена современная картина происходящего под корой и в центре земного шара. Необходимо только сделать оговорку, что на данный момент, есть места на планете, где к мантии можно подобраться — это зоны спрединга. Однако, для того чтобы взять пробы вещества, необходимо производить опасные и сложные работы. И есть попытки организации таких работ. В частности работа В.Г. Батанова, Г.Н. Савельева в работе “Миграция расплавов в мантии под зонами спрединга и образование дунитов замещения» Мантия начинается в астеносфере — это вязкий и пластичный слой, в котором «плавают» литосферные плиты. Согласно современным взглядам в составе мантии преобладают следующие элементы: Si, Mg, Fe, Al, O, Ca. Граница верхней мантии и астеносферы не четкая, породы под большим давлением, температурой и флюидами подвергаются метаморфизму, также предполагается некоторое плавление вещества, благодаря чему и обеспечивается вязкость и пластичность. В верхней мантии и астеносфере формируются магматические очаги, которые в последующем вертикальным дайкам обеспечивают лавой вулканы или просто прожигают земную кору. Границей между верхней и нижней мантией служит слой Голицына на глубине 670км. С этого рубежа наблюдается повышение скорости продольных и поперечных волн вплоть до границы мании с внешним ядром, после которой пропадают поперечные волны. В нижней мантии имеются конвекционные потоки, которые перемешивают вещество. Также есть так называемые плюмы, это вертикальные потоки, которые тянутся от ядра к поверхности. К слову, СОХ (серединно-океанический хребет) образован именно над таким плюмом. Также анализ доступной нам магмы и лав даёт некоторые представления о внутренних процессах земли и составе мантии, правда, это все равно, что изучать состав гор по гальке, которую вынесла река. Магматизм бывает интрузивный, когда процессы идут в коре и эффузивный, когда магма в виде лавы изливается на поверхность. Соответственно, в вулканах в разных точках планеты лава будет различаться по составу, типу и химии. 4 По составу лавы бывают: Базальтовая — это основной тип лав, по составу состоят из диоксида кремния и оксидов алюминия, железа, магния и других металлов, очень подвижны до 2м/с и имеют очень высокую температуру 1200-1300С. Карбонатная — состит из натрия и калия, самый жидкий тип лав (растекается так же как вода), температура 510-600С. Кремниевая — содержит 54-62% кремния. Очень вязкий тип лав течет по нескольку метров в день. Температура 800-900С. Такая лава часто становится причиной эксплозивных или взрывных извержений, газ, основной двигатель лавы, не может поднять вещество из жерла и скапливается в разных областях, из-за скопившегося большого давления нередки взрывы. Иллюстрация 1: 3D модель плюмов земного шара Земная кора В масштабах планеты земная кора чрезвычайно тонкая, всего 1/160 от радиуса земли со средней мощностью в 40км. В первом приближении верхние слои коры нашей планеты можно разделить на несколько сфер: Земная кора — самый верхний слой начиная с поверхности и до границы Мохоровичича. Литосфера — земная кора и часть верхней мантии до астеносферы. Астеносфера — слой , который выделяется своей повышенной вязкостью в верхней мантии, литосфера, как бы «плавает» в этом более плотном и пластичном слое. Находится он 5 от 100-120км под материками и 50-60км под океанами, нижний слой астеносферы пока точно не установлен, примерная граница расположена на глубине 200-350км. Также нужно отметить, что вообще есть некоторые трудности в определении границ астеносферы. Опираясь на самые последние сейсмические данные, у некоторых исследователей, возникли сомнения в существовании пластичных слоев под некоторыми областями. То есть, возможно астеносфера не проходит сплошной оболочкой под корой, а локализована в определенных областях. Так появился термин — «астенолизна». В некоторых областях астеносферу не легко обнаружить, видимо, это связанно с уменьшением вязкости, с интенсивностью теплового потока исходящего из глубины, так как эти факторы напрямую влияют на скорость сейсмических волн. Тектоносфера — земная кора, часть верхней мантии и астеносфера. Земная кора имеет четкую нижнюю границу — поверхность М или граница Мохоровичича Поверхность Мохоровичича Сокращенно — граница Мохо или поверхность М. В 1909 году хорватский геофизик Андрей Мохоровичич на основании сейсмических данных установил нижнюю границу земной коры. На этой границе происходит резкий скачок скоростей сейсмических волн: Продольные волны возрастают с 6.7-7,6 км/сек до 7,9-8,2 км/сек Поперечные волны возрастают с 3,6-4,2 км/сек до 4,4-4,7 км/сек Поверхность М прослеживается по всему земному шару на глубине от 5км под океанами и до 70км на материках. Она не всегда может совпадать с границей между земной корой и мантией и зеркально повторяет рельеф поверхности земли. Под океанами граница выше, а под материками и горами, соответственно, граница ниже. Такой, казалось бы простой вещи как граница М, есть некоторые загадки, например под Украинским шитом есть несколько границ Мохоровичича, точнее три. На данный момент, это объект для обсуждения споров и гипотез. Континентальная земная кора Континентальная кора разделена на три слоя (сверху-вниз): 1 слой — осадочно-вулканогенный, толщина от 0 на выходах щитах платформ и 25км в глубоких впадинах. Возраст этого слоя колеблется от раннего протерозоя до четвертичного периода. 2 слой — метаморфические породы: кристаллические сланцы, гнейсы и гранитные интрузии. Мощность слоя от 15 до 30км. 3 слой — гранулито-базитовый слой или нижняя кора, сильно метаморфизованные породы, в составе которых преобладают основные породы. (Граница между 2 и 3 слоем не четкая). 6 «Корни» гор Перед тем, как описывать что-же происходит под горами, необходимо ответить на вопрос. А почему, например, граница Мохоровичича, описанная выше, под горными сооружениями опускается ниже, а под океанами поднимается к поверхности? На этот, и не только этот, вопрос отвечает теория изостазии. Теория изостазии Изостазия — это взаимное уравновешивание тел по закону Архимеда, когда вес погруженного тела (земной коры) равен вытесненной им жидкости (мантийного вещества). В 1850 году в ходе геодезических исследований в Индо-Гангской низменности было обнаружено, что отвес отклонятся своего нормального положения в сторону гор. Предположили, что гравитационная аномалия вызвана грандиозным сооружением Гималаев, находящихся в непосредственной близи от низменности. Джон Генри Пратт - британский священнослужитель, астроном и математик, в то время занимавшийся исследованиями в Индии, решил проверить эту догадку, сделал расчеты и обнаружил, что действительно, маятник отклоняется из-за огромной массы этого горного комплекса, но отклонение маятника должно быть гораздо сильнее. В поисках ответа на этот вопрос родилось несколько гипотез, которые предполагали, что горы как-то уравновешены в глубине, поэтому не возникает избыточной (отношению к среднем значениям) силы притяжения. Первую гипотезу высказал английский математик и астроном Джордж Биддель Эйри, который предположил, что кора состоит из блоков одинаковой плотности, которые «плавают» в более плотной среде. Соответственно, чем больше блок, тем глубже уходят его корни в глубину. Свои догадки Д. Б. Эйри сделал на основе колебаний маятника, при измерениях плотности вещества в шахтах и и на поверхности. Также Джон Генри Пратт тоже высказал свою гепотезу, в которой предполагал, что блоки, из которых состоит земная кора, находятся в глубине на одном уровне, но из-за того, что эти блоки разной плотности, на поверхности они имеют разную высоту. То есть высокие участки коры сложены менее плотными породами, а низкие участки сложены более плотными породами. В ходе дальнейших исследований нужно было какое-то обобщение и в 1889г геолог Кларенс Эдвард Даттон предложил термин изостазия для концепции общего равновесия в пределах земной коры. Позднее, уже в 20 веке, геофизиком Венинг-Мейнесом, Феликсом Андрисоном гипотеза Д. Б. Эйри была значительно разработана и дополнена, в частности, между блоками одинаковой плотности ввели трение, предполагая, что кора имеет некоторую упругость и подобна пластине. Кстати, Венинг-Мейнес разработал очень точный метод измерения гравитационного поля земли, что дало мощный толчок для науки. Изостатические гипотезы Эри и Венинг-Мейнеса в целом соответствует сейсмическим данным о строении земной коры, полученных уже позднее 50 годов 20 века. В целом состояние коры на всей планете близко уравновешенному, но также существует несколько типов областей, в которых изостазия всегда нарушена. Например, в зонах субдукции: там где океаническая кора подлезает под континентальную и погружается в мантию, всегда наблюдается отрицательные гравитационные аномалии. Причина этого в том, что при погружении под континент или островную дугу океанической коры не наступает равновесия. Также это можно наблюдать в зонах коллизии континентов. 7 Интересный пример действия изостазии - вулканические острова: Уравновешенность океанической коры в целом достигается путем работы обоих первоначальных теорий. Океаническая кора плотная и тяжелая, а вулканы сложены менее плотными породами. Ещё есть некоторая инерция астеносферы и трение между блоками, то есть, она ведет себя как упругая пластина. Вулкан на островах за относительно короткий промежуток времени может значительно вырасти, изливая на поверхность магму, при этом сильно нагружая кору. Чем древнее вулкан, тем сильнее он будет погружаться в воду, на подводных склонах такого вулкана начинают расти коралловые рифы, и вулкан постепенно превращается в кольцевой коралловый атолл. Есть ещё один показательный пример изостазии, это быстрое поднимание областей, которые относительно не давно были нагружены ледниковым покровом. Фенноскандия, Кареллия и Кольский полуостров в недавнем прошлом испытали сильное поднятие, примерно на 250 метров, это связано как раз с отступанием и таянием ледника занимавшем эту территорию. Получается, чем выше гора, тем глубже её корни будут опускаються в астеносферу, самое близкое сравнение - это плавающий в воде айсберг, который всего лишь на 1/6 своего объема находится над водой, а 5/6 скрыты под водной гладью. В 1950 годах были проведены измерения, показавшие, что в среднем континентальная кора имеет толщину в 36км и максимальной глубины достигает имеет именно под горами. Есть разные типы горных образований, соответственно, будут и разные типы «корней». Все горы по происхождению можно разделить на: • Тектонические • Эрозионные (денудационные) • Вулканические Тектонические горы Тектонические движения и деформация земной коры, которая, как считается, связана с циркуляцией мантии, приводит к образованию суши и гор. Но если суша образуется очень медленно, в течение десятков миллионов лет со скоростью около 2-3см в год, и этот процесс протекает на огромных пространствах, то горообразование происходит несколько раз быстрее, те же десятки миллионов лет, только скорость в районе: до 10см в год и на небольших, по сравнению с сушей, площадях. Тектонические движения разделяют на несколько видов: колебательные, выражающиеся в медленных поднятиях или опусканиях участков земной коры; складкообразующие, приводящие к смятию слоев земной коры; разрывообразующие, в результате которых образуются разрывы и, в ряде случаев, смещения отдельных блоков; сушеобразующие, проявляются на громадных площадях, в течении десятков миллионов лет, со скоростью 2-3см в год; горообразовательные, проявляются на небольших площадях, по сравнению с сущей, и несколько раз быстрее до 10см в год. При столкновении литосферных плит образуются складки на поверхности земли. Так появляются молодые складчатые горы. Пример таких молодых складчатых гор — это 8 Гималаи, которые начали образовываться в эпоху альпийской складчатости (палеоцен — кайнозой). Самая высокая точка Гималаев — 8848м — вершина Джомолунгма, при этом граница Мохо прослеживается в глубину до 70 км! Гималаи — один из самых крупных горных комплексов на планете. Примерная площадь комплекса 1 089 133кв/км, в своем арсенале имеет 10 восьмитысячников. Поистине грандиозное сооружение сложилось из-за коллизии литосферных плит. Мощность Гималаев обусловлена тем, что плиты не погружаются одна под другую, тут происходит нагромождение и смятие. Иллюстрация 2: Гималаи Когда складчатые горы в результате выветривания теряют пластичность, то их разрушение начинает происходить крупными блоками. Так получаются складчато-глыбовые горы, как, например, древние горы Алтая, где граница Мохоровичича опускается до 50 км. Эрозионные (денудационные) горы Эрозионные горы образуются путем поднятие обширных областей. На получившимся плато в результате действия ветра менее плотные породы выветриваются, а более плотные остаются стоять столбами или просто массивными блоками. Также бывает, что водные потоки разрезают плато на части, вытачивая глубоки каньоны. Примеры таких плато: плато Устюрт, Сибирское плоскогорье, плато Путорана, плато Колорадо. Стандартная причина поднятия таких плато, если оно лежит за пределами субдукционной зоны — это плюмы, которые поднимаются из глубин мантии. Раскаленный плюм фактически съедает нижнюю часть коры, поэтому кора здесь тоньше. Массы и силы плюма может хватить, даже для того, чтобы приподнять кору. Кстати, образование плато Путорана возможно стало причиной массового пермского вымирания 250миллионов лет назад. 9 Тяжелая океаническая кора, которая ушла в мантию на большие глубины, расплавилась. Более легкие её вещества начали отделяться и в процессе «всплытия» объединились в один большой раскаленный плюм, который через некоторое время уперся в нижние слои коры под Сибирью. Раскаленный плюм начал влиять на нижние слои коры, в результате чего от неё начали откалываться крупные тяжелые куски и тонуть в мантии. Так кора за непродолжительный период стала тоньше на 50км и поднялась на 200 метров. Затем последовал огромный выброс углекислого газа, окислившего океаны, и множественные разлития мантийного вещества на поверхности. Предполагается, что 90% биоты погибло именно из-за высвободившегося газа. Правда, это пока всего лишь гипотеза, но она достаточно обоснованная, также многие интересные детали ждут проверки. Подробнее описано в следующей работе: [Linking mantle plumes, large igneous provinces and environmental catastrophes]. Ещё один интересный пример — плато в Колорадо, которое, как считалось до недавнего времени, находится в изостазическом равновесии. Сейчас оно испытывает и поднятие и опускание некоторых нижних слоев. Происходит это потому, что раскаленные жидкие слои магмы проникают в нижнею кору, где остывая становятся достаточно тяжелыми чтобы разрушиться и затонуть. Освободившееся место занимает более легкая астеносфера, в результате чего плато испытывает подъем. В общем-то, процесс схожий с первым примером, только происходит на наших глазах. Иллюстрация 3: Одна из вершин на плато Устюрт Вулканические горы Обычно располагаются вдоль линий разломов или на краях литосферных плит. Вулканические горы образовываются в процессе извержений вулканов. Вулканические горы бывают конусообразные, которые образовались в результате вытекания магмы по длинному цилиндрическому жерлу, это самый распространенный вид вулканических гор, и щитовые, которые отличаются несимметричной формой и не большими размерами. 10 Есть несколько типов вулканов — площадной, трещинный и основной. В общем виде строение этих вулканов одинаковое. Площадной вулкан — в наше время такие вулканы невозможно встретить. Они существовали на ранних этапах развития земли и изливали на поверхность огромное количество лавы. В этот период кора была намного тоньше чем нынешняя и в некоторых местах, возможно была вообще расплавленной. Трещинные вулканы характеры тем, что лава изливается из трещин в земной коре. Такие вулканы тоже относятся к древности, когда извержения происходили на огромных пространствах. Вулканические поля есть в Индии на плато Декан, мощность достигает от 1 до 3 км, также известны поля в Сибири и США. Лавы подвижные, жидкие, поэтому растекаются на десятки километров от вулкана. Характерной чертой таких полей является многослойность и ступенчатость, в течении продолжительного времени пласт за пластом лава наслаивается образуя многокилометровые толщи. К слову в США мощность отдельных потоков доходила до 15 метров. Такие лавовые образования называют траппы. В настоящее время такие вулканы есть в Индии, например вулкан Лаки или вулкан Толбачинский на камчатки, также такие вулканы есть в Новой Зеландии. В Новой Зеландии в 1886году произошло мощное извержение: 12 кратеров диаметром в несколько сот метров на отрезке в 30 км в течении двух часов изливали лаву на поверхность. Площадь затопления составила около 900 квадратных километров, площадь покрытая пеплом была почти 10 тысяч квадратных километров! Около трещины мощность потока составила 75 метров. Взрывной эффект усиливался попавшей в кратеры воды, которая полилась туда из ближайших озер. Центральный или основной тип вулканов — самый распространенный конусообразный тип вулканов. Распространены по всему земному шару, отличаются друг от друга только разной высотой. Это связано с тем, что не на любую высоту может подняться лава, это зависит от множества фактов и от толщины земной коры. Так вот, корни этих вулканов выглядят следующим образом: на глубине от 60 до 100км в верхних слоях мантии и астеносфере располагается первичный магматический очаг. На глубине от 20 до 30кмв в нижних слоя коры находится вторичный магматический очаг, который питает вулкан магмой. Когда магма прожгла кору, вылилась и застыла на поверхности — это не образует глубоких корней, как например у складчатых гор при сжатии или сдвигании. Нагруженная кора некоторое время держит на себе вес вулкана, но со временем все больше проседает. Интересный пример вулканических гор — Гавайские острова. Вулкан растет достаточно быстро для того, чтобы астеносфера не успевала реагировать на возрастающую нагрузку. А так как океаническая кора двигается, выросший вулкан сползает с плюма, после чего магма вновь прожигает кору. Так получается целая цепочка вулканов, которые постепенно погружаются в воду, превращаясь в атоллы. На стыке литосферных плит В зонах где океаническая кора подлезает под континентальную есть и вулканы и складки и поднятия или опускание обширных территорий. В зона субдукции по границе Мохоровичича можно отследить как глубоко континентальная кора погружается в мантию 11 вплоть до границы верхней и нижней мантии на глубине 670 км. Дальше, по всей видимости, происходит плавление и потеря механической жесткости плиты. Кстати, именно поэтому очагов или гиппоцентров землетрясений ниже 670км не бывает. Океанические плиты ползут в среднем от 2 до 8 см в год, поэтому зоны субдукции, это всегда очень сейсмоактивная зона. 12 Плейт-тектонические реконструкции Немного истории Человечество не сразу пришло к теории тектоники литосферных плит. Результатом продолжительного накопления опыта, составления карт и множественных экспедиций, стала теория геосинклиналий. Эта теория была избыточна и не могла прогнозировать обозримое будущее. Суть теории была в том, что кора испытывает колебательные движения вверх и вниз, при этом континенты не испытывают движений относительно горизонтальной плоскости. Теория была очень популярна среди геологов, которые в середине 20 века усердно начали собирать и обобщать данные со всего земного шара. В итоге благодаря этим данным теория и рассыпалась, на её место пришла теория тектоники литосферных плит. Давно была замечена схожесть очертания разных берегов океанов. Обоснованная теория дрейфа материков впервые была представлена Альфредом Венегером в январе 1912года. Доказательством было то, что на берегах Европы и Америки, очень схожая флора и фауна, как живая так и вымершая, хотя эти берега разделяет 5000км. Также западный берег Африки замечательно подходит к восточному берегу южной Америки. Главная проблема теории было отсутствие в ней силы двигающие материки. Примерно через пол века, после второй мировой войны, появились первые представления о этой силе. После открытия спрединга и субдукции, а также множественных снимков со спутников, теория геосинклиналей была отвергнута. Венегер, кстати, не дожил до этих открытий, погиб в очередной экспедиции в Гренландию. Теория тектоники литосферных плит В современном мире теория изучает изменения и деформацию земной коры, наблюдая за поверхностью, а так же используя методы из разных смежных наук. Пределы изучения геотектоники в недавнем прошлом значительно расширились, так как опытные данные показали, что поверхность планеты подвержена влияют глубинных процессов, происходящих у самого ядра. Все методы тектоники литосферных плит можно разделить на геологические и геофизические. Собственно, потому, что геотектоника активно пользуется последними достижениями науки и техники, применяемые геофизиками, наряду с методами, которые были ещё в самом начале геологии - наблюдение, сопоставление и анализ. Основные положения теории: • Твердая оболочка земли делится на литосферу и более пластичную астеносферу. • Конвекция магмы — это основная движущая сила, мантийные потоки, как бы увлекают за собой лежащие на них плиты. • Кора состоит из 8 крупных плит, десятки средних и сотни мелких, которые в первом приближении рассматриваются как твердые тела. • Основная сейсмическая и вулканическая деятельность сосредоточенна на границах плит. • Кора, которая образуется в зонах спрединга компенсируется в зонах субдукции и в зонах колизии континентов. • Основные виды движений земной коры. - сдвиги - расхождение - схождение •Кора делится на два вида, континентальная и океаническая. 13 Сила двигающая плиты. Центр планеты сильно разогрет (порядка 5000 градусов), что вызывает нагрев нижней мантии, вещество нагревается, становится менее плотным и начинает «всплывать», уступая место более холодному веществу. Так происходит конвекция, в силу того, что этот процесс сформировался довольно давно, в недрах планеты образовались конвекционные ячейки, которые переносят тепло. Примерно такие же, какие мы наблюдаем в атмосфере. Из-за конвекции планета медленно теряет тепло, и когда нибудь, вероятно, остынет. Видимо, есть какой-то нижний предел активности. Если, к примеру, мы возьмем тектонику Марса, то там не наблюдается вообще никаких движений плит. Марс мертв в этом смысле, однако, на поверхности можно наблюдать следы былой активности. Тут, как раз, заложено и объяснение тому, почему считается, что астеносфера пластичная. Если бы не было этого компенсирующего трение слоя. То мантия в рамках планеты двигало бы кору несколько раз быстрее. Мы можем замерить скорость потока мантии, в зонах спрединга, в тех местах где поток поворачивает почти на 90 градусов и устремляется под континентальную кору. Но с другой стороны если астеносфера была жидкая, то трения не было бы вообще. А самое главное через нее проходили бы поперечные волны. Так вот, мантия двигаясь фактически вдоль поверхности земли, увлекает кору за собой. Плиты сталкиваются, сминаются, двигаются одна вдоль другой образуя так называемые дивергенные границы. В океанических рифтовых зонах образуется океаническая кора, которая на стыках с другими континентальными плитами подлезает под последнюю. Рифтовая зона образуется путем множественных провалов и впадин, и бывает так что не доходит го мантии и засыпается осадками. Также рифтовые зоны бывают и на континентах, зачастую это связанно с тем, что континент разваливается на части. Кора становится тонкая, ломается, начинается магматизм. Зоны коллизии образуются при сталкивании двух континентальных плит. Так как по плотности они примерно одинаковые, то не могут погрузится друг под друга. Поэтому в зонах коллизии образуются крупные горные комплексы, пример таких горных комплексов — Гималаи. Зоны обдукции образуются при сталкивании двух океанических плит Континентальные окраины Активная континентальная окраина — это в зонах субдукции, то есть там, где океаническая кора подлезает под континентальную кору. Это всегда сопровождается активными вулканическими процессами и землетрясениями. Островные дуги — это тоже зонах субдукции, отличие от активной континентальной окраины заключается в том, что океаническая кора погружается под другую океаническую кору. Так образованны острова Океании и Японии. К глубинным процессам, которые изучает геотектоника, относятся, плюмы (описанные выше), и как их следствие траппы и океанические плато. Значительным отличием от других процессов суще- и горо- образования заключается в том, что за короткий промежуток 14 времени (по геологическим меркам короткий) на поверхность изливается огромное количество мантии, которые образуют целые плато, наслаиваясь в толщу в не сколько километров. Интересная деталь: реконструируя прошлые передвижения плит, исследователи пришли к выводу, что каждые 400-450мл лет, материки собираются в один суперконтенент. Климат и перемещение литосферных плит На планете было несколько крупных оледенений. Нередко оледенения связывают с дрейфом материков. Однако, самые последние данные говорят о завышенной роли материков. Да в целом были оледенения когда, материки находились и на полюсах планеты и были значительные потепления, когда материки съезжались к экватору. В общую картину не вписывается самое сильнейшее похолодание на планете - Протерозойское оледенение. Когда, как предполагается, вся планета была покрыта многокилометровым слоем льда. Оно случилось именно тогда, когда материки были на экваторе. Так что зависимость пока не устанавливается. Тем более, скорость дрейфа очень мала, поэтому сами по себе быстрого похолодания из-за смены положения быть не может. Но, тем не менее, отрицать роль расположение материков как один из значительных факторов очень трудно. 15 Техногенное вмешательство С момента появления крупных промышленных областей, человек по праву может считаться одной из сил способных испортить жизнь на всей планете. Проблема загрязнений и не правильного использования доступного пространства нужно рассматривать, как задачу с множеством переменных. И решать такую задачу нужно без отрыва от экономки государств, психологии человека. Заграязнения За всю историю планеты, несколько раз случалось так, что жизнь почти полностью стиралась с лица земли. Это было связанно со множеством факторов, собственно, как и сейчас: если завтра случиться супер извержение какого нибудь крупного вулкана, плохо будет абсолютно всем. Умрут целые цепочки видов, и возможно, наступит подобие ядерной зимы. Как и миллионы лет до этого, почти по щелку пальцев, мы снова окажемся в каменном веке, а может и вовсе исчезнем. Виды животных пропадали на протяжении всей истории жизни, по принципу выживает тот, кто приспособился быстрее. Так что крупные загрязнения атмосферы, почв и вымирание видов - это обычное дело для этого сурового мира. Проблема человека в том, что он может существенно ускорить процесс вымирания видов и загрязнения окружающей среды. С появлением крупных экономических объединений вдруг выяснилось, что можно совершенно легко полностью уничтожить, с экологической точки зрения, почти любую природную экосистему. Будь то море, лес или некоторая часть океана. Человечество в погоне за прибылью не сразу заметило этот важный аспект. В настоящее время разработаны некоторые стандарты, для регулирования всего того что может загрязнять окружающую. Однако, потребности в сырье будут только расти, и как бы человечество не оттягивало решения этой проблемы, его все равно придется искать. Нельзя просто не загрязнять окружающую среду, остановив заводы и убрав ГЕС с рек, чтобы рыбы могли спокойно ходит на нерест. Обратного пути нет просто потому, что, например, один из таких ГРЕС питает город, космодром, ускоритель или ядерный щит. И отключение или остановка повлечет за собой возможно гибель целого государства, экономическую не стабильность или интервенцию. На данный момент единственный выход из сложившийся ситуации, это вклад в науку, для того, чтобы специалисты смогли придумать, как избавится от грязного завода переделав цепочку производства или научились перерабатывать мусор во что-то полезное. Сейчас, кстати, есть идеи закачивания некоторых очень токсичных отходов в зоны субдукции, чтобы эти отходы в последствии уходили в мантию. Технологии экологически чистого производства тоже в настоящее время разрабатываются, но зачастую использовать их гораздо дороже, обычного. Криолитозона На планете также есть места где на экосистему достаточно незначительного влияния, для того чтобы нарушить равновесие. Например, зоны где есть вечная мерзлота. Запросто из-за проезда трактора может образоваться озеро небольшого размера, а неправильно проложенный трубопровод через несколько лет выйдет из строя. Дома проваливаются, а столбы выпучиваются. Любые строительные работы требуют специальных технологий 16 Заключение Хочется провести аналогию, изучение корней началось с гравитационной загадки, когда нашли непонятно слабое притяжение к горным массивам. В наши дни гравитация снова ставит ученых в тупик, которые не знают откуда взялась избыточная гравитация в космосе, сейчас эта гравитация носит название «темная материя» и её 85% в космосе. Корни гор — объект который изучают целым комплексом методов, конечно, основным методом, до сих пор остается сейсмология как косвенный метод, а также бурение скважин и изучение шах и пещер. Но недавнее открытие гравитационных волн может все изменить и сейсмология не будет единственным косвенным методом просвечивания глубин. Образование корней гор, с научной точки зрения интересно тем, что зная процесс на разных этапах развития. Мы сможем прогнозировать катастрофические тенденции, и поэтому спасать жизни живущего вокруг опасных областей населения. Чем больше мы будем знать, тем точнее будем делать прогнозы. А если экстраполировать в будущее, то сможем не просто прогнозировать, а регулировать и управлять процессами горообразования. 17 Литература: 1) Короносвкий Н.В. — Общая геология 2001г. 2) Короносвкий Н.В. — курс видео лекций на портале openedu.ru 3) Короносвкий Н.В. — (статья Изостазия ) Соросовский Образовательный журнал, том7 №11, 2001 год 4) О.Л.Кузнецов, С.В. Каляшин — Введение в геофизику. 5) Хаин В.Е. - Геотектоника с основами геодинамики 6) Работа посвященная плато Путорана: Alexander V Sobolev - Linking mantle plumes, large igneous provinces and environmental catastrophes (2011г) 7) Статья с Nature.com про плато в Колорадо - Continuing Colorado plateau uplift by delamination-style convective lithospheric downwelling (28 April 2011) (http://www.nature.com/nature/journal/v472/n7344/full/nature10001.html) Иллюстрации: Иллюстрация 1: Взято с сайта РР Наука, статья «Всех убил (http://rusrep.ru/article/2011/10/19/dinozaurus/). Иллюстрация 2: фотография Гималаев (взято из открытых источников). Иллюстрация 3: фотография плато Устюрта (взято из открытых источников). 18 плюм» 19
