Литосфера

Литосфера

Литосфера (от греческого литос – камень и сфера – шар) – верхняя, каменная оболочка твердой Земли, имеющая сферическую форму. Глубина литосферы достигает более 80 км, в нее включают и верхнюю мантию (с. 60) – астеносферу, служащую субстратом, на котором расположена основная часть литосферы. Вещество астеносферы находится в пластическом (переходном между твердыми телами и жидкостью) состоянии. В результате основание литосферы как бы плавает в субстрате верхней мантии.

Земная кора. Верхнюю часть литосферы называют земной корой. Внешняя граница земной коры – поверхность ее соприкосновения с гидросферой и атмосферой, нижняя проходит на глубине 8-75 км и называется слоем или разделом Мохоровичича[1].

Положение земной коры между мантией и внешними оболочками – атмосферой, гидросферой и биосферой – обусловливает воздействие на нее внешних и внутренних сил Земли.

Строение земной коры неоднородно (рис. 19). Верхний слой, мощность которого колеблется от 0 до 20 км, сложен осадочными породами – песком, глиной, известняками и др. Это подтверждают данные, полученные при изучении обнажений и керна буровых скважин, а также результаты сейсмических исследований: породы эти рыхлые, скорость прохождения сейсмических волн невелика.

Рис. 19. Строение земной коры

Ниже, под материками, расположен гранитный слой, сложенный породами, плотность которых соответствует плотности гранита. Скорость прохождения сейсмических волн в этом слое, как и в гранитах, составляет 5,5–6 км/с.

Под океанами гранитный слой отсутствует, а на материках в некоторых местах он выходит на дневную поверхность.

Еще ниже расположен слой, в котором сейсмические волны распространяются со скоростью 6,5 км/с. Эта скорость характерна для базальтов, поэтому, несмотря на то что слой сложен разными породами, его называют базальтовым.

Граница между гранитным и базальтовым слоями называется поверхностью Конрада[2]. Этому разделу соответствует скачок скорости сейсмических волн от 6 до 6,5 км/с.

В зависимости от строения и мощности выделяют два вида коры – материковую и океаническую. Под материками кора содержит все три слоя – осадочный, гранитный и базальтовый. Ее мощность на равнинах достигает 15 км, а в горах увеличивается до 80 км, образуя «корни гор». Под океанами гранитный слой во многих местах вообще отсутствует, и базальты покрыты тонким чехлом осадочных пород. В глубоководных частях океана мощность коры не превышает 3–5 км, а ниже залегает верхняя мантия.

Мантия. Это промежуточная оболочка, расположенная между литосферой и ядром Земли. Нижняя ее граница проходит предположительно на глубине 2900 км. На мантию приходится более половины объема Земли. Вещество мантии находится в перегретом состоянии и испытывает огромное давление вышележащей литосферы. Мантия оказывает большое влияние на процессы, происходящие на Земле. В верхней мантии возникают магматические очаги, образуются руды, алмазы и другие ископаемые. Отсюда же на поверхность Земли поступает внутреннее тепло. Вещество верхней мантии постоянно и активно перемещается, вызывая движение литосферы и земной коры.

Ядро. В ядре различают две части: внешнюю, до глубины 5 тыс. км, и внутреннюю, до центра Земли. Внешнее ядро жидкое, так как через него не проходят поперечные волны, внутреннее – твердое. Вещество ядра, особенно внутреннего, сильно уплотнено и по плотности соответствует металлам, поэтому его и называют металлическим.

Горные породы — это вещество, слагающее земную кору. Состоят горные породы из минералов, однородных или неоднородных, которые твердо или рыхло соединяются. 
 
Нередко они состоят из сцементированных обломков различных пород, иногда с присутствием вулканического стекла. Горные породы сформировались в результате внутриземных или поверхностных геологических процессов. 
 
Строение породы определяется ее структурой и текстурой. Под структурой понимают особенности соединения минеральных зерен, их размеры и формы. Одни породы состоят из крупных кристаллических зерен; другие — из мельчайших кристаллов, видимых только в микроскоп; третьи — из стекловидного вещества; четвертые — комбинированные, когда на фоне мельчайших кристаллов или стекловидного вещества встречаются отдельные крупные кристаллы.Под текстурой понимают взаимное расположение и распределение слагающих породу минералов. Различают следующие виды текстуры: 
 
массивная текстура: никакого порядка в размещении минералов не наблюдается; 
 
слоистая: порода состоит из слоев разного состава; 
 
сланцевая: все минералы плоские и вытянутые в одном направлении; 
 
пористая: вся горная порода пронизана порами; 
 
пузырчатая: в горной породе есть пустоты от выделившихся газов. 
 
По происхождению горные породы подразделяются на: 
 
Магматические. Эти горные породы образуются из расплавленной магмы при ее остывании и затвердевании. Строение этих пород зависит от скорости остывания магмы. На глубине в земной коре она остывает медленнее, чем на поверхности. При этом образуются плотные горные породы с крупными кристаллами минералов. Их называют глубинными магматическими породами. К данной разновидности относится, например, гранит, имеющий зернистое строение. Гранит (итал. granito — зернистый) — самая распространенная горная порода на Земле. Он состоит из кварца, калиевого полевого шпата, кислого плагиоклаза и слюды. В гранитном слое содержится разнообразие цветных, драгоценных и редких металлов. В океанической земной коре слой гранита отсутствует. Гранит широко применяется в хозяйстве, он используется как декоративный и строительный материал. 
 
Магма, прорвавшаяся на поверхность по трещинам и разломам, застывает быстрее. Поэтому горные породы, образованные излившейся магмой, состоят из мелких кристаллов, их иногда трудно различить невооруженным глазом. Они обычно плотные, тяжелые, твердые. Примером такой горной породы может служить базальт (лат. basaltes — камень). Это наиболее распространенная на Земле вулканическая горная порода черного или темно-серого цвета. Это очень прочная кислотоупорная и железосодержащая горная порода. Данные ее свойства используются для изготовления кислотоупорной аппаратуры, изоляторов сильного электротока. Базальт в отшлифованном виде становится красивым облицовочным камнем. Им вымощена Красная площадь в Москве. 
 
Изливаясь по трещинам, магма создает обширные базальтовые пространства (Средне-Сибирское плоскогорье). Наслаиваясь один на другой, эти покровы образуют ступенчатые возвышенности — траппы. Толщина этих покровов достигает сотен метров, а площади, занятые ими, — сотни тысяч квадратных километров. Кроме покровов, базальт образует нижний слой земной коры, в состав которого входит большое количество железа. 
 
В том случае, если магма содержит много газов, она при излиянии вспенивается, газы улетучиваются, и образуется магматическая порода, которая имеет губчатое, пористое строение. К таким горным породам относится пемза. Она легкая и не тонет в воде. Вместе с тем пемза достаточно твердая и используется как шлифующий материал. 
 
Осадочные. Эти породы, в отличие от магматических, образуются только на поверхности земной коры в результате оседания под действием силы тяжести и накопления осадков на дне водоемов и на суше. По способу образования осадочные горные породы делятся обычно на группы: 
 
а) обломочные. Они состоят из обломков различных пород. Происхождение их связано с процессами выветривания, перемещения обломков текущими водами, ледником или ветром и накопления их (см. Аккумуляция). При этом обломки дробятся, измельчаются, окатываются. В зависимости от размеров обломочные породы бывают крупно-, средне- и мелкообломочные. К горным породам такой группы относятся щебень, галька, гравий, песок, глина. Многие из них используются как строительный материал; 
 
б) химические. Горные породы, относящиеся к этой группе, образуются из водных растворов минеральных веществ. Это оседающие на дно водоемов калийная и поваренная соль. Из воды горячих источников выпадает кремнезем. Многие из горных пород этой группы используются в хозяйстве. Например, калийные соли — сырье для получения калийных удобрений; 
 
в) органические, или органогенные (греч. organon — орган и genes — рождающий). К этой группе относятся осадочные породы, состоящие в основном из остатков растений и животных, накопившихся за миллионы лет на дне озер, морей, океанов.

Сюда входят: 
 
горючие полезные ископаемые: газ, нефть, уголь, горючий сланец; 
 
фосфориты: фосфатный ракушечник, скопление костей; 
 
известняки: известняк, мел, ракушечник. Органические горные породы образуют многочисленные ценные полезные ископаемые, широко использующиеся в хозяйстве. Для этой группы осадочных горных пород характерна слоистая текстура. Между слоями можно найти остатки и отпечатки растений и животных. 
 
Осадочные горные породы покрывают земную поверхность почти сплошь. Они составляют 70% толщи земной коры, образуя ее верхний слой, толщина которого может доходить до 25 км. 
 
Метаморфические. Это породы, первоначально образованные как осадочные или магматические и претерпевшие изменения в недрах Земли (греч. metamorphomai — преображаюсь, подвергаюсь превращению). Вследствие воздействия высокого давления, температур и химических растворов в нижней части земной коры или в мантии происходит уплотнение, перекристаллизация, изменение структуры и текстуры горной породы без существенного Базальты (42.5%) Граниты (21.6%) изменения ее химического состава. При этом существенно преобразуется одна горная порода в другую, более стойкую и твердую, без ее растворения или расплавления. Например, известняк превращается в кристаллическую породу — мрамор, песчаник — в кварцит, гранит — в гнейс, глина — в глинистые сланцы. Метаморфические горные породы так же, как и магматические и осадочные, используются в хозяйстве. Например, железистый кварцит используется в качестве железной руды (Курская магнитная аномалия), а глинистые сланцы — как кровельный материал. 
 
Итак, толща земной коры состоит из горных пород магматического, осадочного и метаморфического происхождения. Они являются источниками всех полезных ископаемых.

Возраст горных пород

Для того чтобы объяснить современные различия в рельефе отдельных территорий, надо знать, как он образовался, какие изменения претерпел, знать геологическую историю территории, возраст горных пород, составляющих ее. 
 
Возраст земной коры устанавливают путем изучения горных пород, слагающих эту территорию. Слой пород, особенно осадочных, служит надежным «документом» о прошлой жизни Земли, об истории ее развития. 
 
По составу и взаимному положению разных слоев можно установить время образования горных пород, в море или на поверхности суши они накапливались, какой в то время был климат, когда усиливались вулканы, когда породы сминались в складки и возникали горы. В пластах горных пород находят окаменелые остатки и отпечатки растений и животных. По ним удалось проследить эволюцию жизни на Земле. 
 
Земная кора состоит из горных пород, залегающих слоями. Если залегание пород не нарушено, то чем они выше, тем слой моложе. Самый верхний слой образовался позднее всех лежащих ниже. 
 
Определение возраста горных пород позволяет установить время, прошедшее с какого-то момента в истории Земли. 
 
Определение абсолютного возраста горных пород стало возможно лишь в XX веке, когда для этих целей начали использовать процесс распада радиоактивных элементов, содержащихся в породе. Этот метод основан на изучении природного распада радиоактивных элементов, под которым понимают способность некоторых веществ распадаться с испусканием элементарных частиц. Данный процесс идет с постоянной скоростью и не зависит от изменения внешних условий. По содержанию в горной породе радиоактивного элемента и продуктов его распада устанавливается абсолютный возраст горных пород в миллионах или тысячах лет. Например, возраст молодых, четвертичных пород подсчитывают по распаду углерода С14 в напластованиях. Изотоп углерода (С14) постоянно образуется в атмосфере под воздействием космического излучения, затем он усваивается живыми организмами, после отмирания которых и происходит его распад с известной скоростью, что и позволяет определить время захоронения организма и возраст вмещающих его слоев. Изотоп С14 распадается с большой скоростью, поэтому метод применим лишь для отложений, абсолютный возраст которых не превышает 60 тыс. лет (молодых). 
 
Кроме радиоактивного изотопа С14, в методе радиоактивного распада используют свинцовые методы, которые базируются на том, что свинец и гелий — конечные продукты распада урана и тория. Зная скорость распада урана и определив содержание свинца и гелия в горной породе, можно определить возраст горных пород. 
 
Необходимо отметить, что метод радиоактивного распада имеет не только преимущества, но и недостатки, ограничивающие его применение: относительно невысока точность метода, значительно искажение результатов вследствие метаморфизма, высока стоимость метода. Кроме того, в горных породах радиоактивные элементы часто вообще отсутствуют.

Горы и долины

В результате движения и деформации земной коры образовались горы (высокие участки суши) и долины (низкие ровные пространства).

Горы являются естественными препятствиями для связей между людьми, в то время как долины обеспечивают нас прекрасными торговыми путями, местами для поселений, а также сельскохозяйственными угодьями. Некоторые горы расположены на дне моря. Одна из них, поднимающаяся со дна Тихого океана возле Гавайских островов, выше, чем Эверест (ее общая высота К) 203 м).

БЕСПОКОЙНАЯ ЗЕМЛЯ.

Горы возникали на протяжении миллионов лет как результат тектонической активности  -  движения участков земной коры. Кора Земли состоит из гигантских твердых плит, которые находятся в непрерывном движении. Самые высокие горы являются и самыми молодыми. Самая длинная горная цепь на Земле  -  Анды (протяженностью 7200 км)  -  формируется по мере того, как Тихоокеанская плита погружается под Американскую. Самая высокая горная гряда  -  Гималаи по результат столкновения Индийской плиты с Азиатской.

ВЕЧНОЕ РАЗРУШЕНИЕ.

Как только на земной поверхности образуется гора, на нее сразу же начинают действовать ветер и вола, вызывая эрозию, то есть разрушение горных пород. Вода, стекающая с горных вершин, постепенно собирается в ручейки и реки, которые прорезают себе русла в горных склонах. Ледники оставляют после себя целые долины. Другие долины, например долины в Африке, возникли в результате смещений крупных участков земной коры.

ДВИЖЕНИЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ.

Самые высокие горы  -  Гималаи, Анды, Альпы  -  представляют собой складчатые горы. Эти горные цепи возникают при столкновении друг с другом тектонических плит. Когда одна плита постепенно «подныривает» под другую, то край последней поднимается, образуя горную гряду.

Доли́на (речная) — отрицательная, линейно вытянутая форма рельефа с однообразным падением. Образуется обычно в результате эрозионной деятельности текучей воды. Речная вода, смывая берега и подошву, образует речную долину.

Зачаточными формами речных долин являются промоины, балки, овраги, создаваемые непостоянными (периодическими) водотоками.

Долины обычно образуют целые системы; одна долина открывается в другую, эта, в свою очередь, в третью и т. д., пока их сливающиеся водотоки одним общим руслом не впадут в какой-либо водоём.

Гидрологами, геологами и геоморфологами выделяются следующие основные элементы долины [1][2][3][4][5][6][7]:

• склоны — участки земной поверхности, ограничивающие долину с боков
• дно или ложе (иногда именуется днище[источник не указан 991 день]) — самая низкая и относительно ровная часть долины, заключенная между подошвами склонов.
• подошва склонов — линия сопряжения склонов с дном долины
• бровка — место сопряжения склонов долины с поверхностью прилегающей местности
• террасы — относительно горизонтальные площадки, располагающиеся на различной высоте над современным дном долины.

У молодых долин дно бывает неразвито, а склоны подходят к самой реке, являясь одновременно берегами текущей в ней реки.

Склоны долины могут быть высокими или низкими, крутыми или пологими. По крутизне оба склона долины бывают одинаковыми либо различными (асимметричными). У асимметричных долин Северного полушария более крутым чаще бывает правый, а в Южном полушарии — левый склон.

Различаются горные и равнинные долины. Для первых характерна значительная глубина при относительно небольшой ширине и неравномерное падение продольного профиля. Вторые, как правило, широки, имеют незначительную глубину и крутизну склонов, небольшие уклоны и т. п.

В своём верховье долина чаще всего начинается водосборной воронкой или ледниковым цирком. Реже встречаются долины с открытыми верховьями. Устьевая (нижняя) часть долины часто сопровождается дельтой или конусом выноса, либо представляет залив водоёма, в который впадает река, в виде губы или эстуария.

Речные долины представляют собой очень сложную, разветвленную и в то же время связанную между собой единую систему ландшафтов. Они четко обособлены в физико-географическом отношении и резко контрастируют по своей морфологии с окружающими материковыми ландшафтами. Постоянно меняющий направление, блуждающий речной поток приводит к большой изменчивости долинного ландшафта, к его непрерывной и глубокой перестройке. Речные долины постоянно омолаживаются, в них всегда можно наблюдать как самые начальные стадии формирования рельефа и развития биогеоценозов, так и более поздние. Специфичны для речных долин и не имеют аналогов среди зональных типов ландшафтов гидрологические особенности: весенне-летние половодья, дождевые и ветровые паводки. Единство речных долин проявляется в большой синхронности разливов на всем продольном профиле долины. Поймы равнинных рек служат хорошими сенокосными угодьями; в безопасных от эрозии местах распахиваются, террасы также используются под посев всевозможных сельскохозяйственных культур, часто служат местом расположения населённых пунктов (особенно в горных странах); склоны долин нередко бывают покрыты лесом.

Долина, кроме флювиальной, то есть сформированной действием текучей воды, также может быть тектонической, если её появление связано с геологическим строением рельефа. К таковым относятся Алайская долина в Средней Азии и Калифорнийская долина в Северной Америке.

Значение рек в формировании рельефа

Река — одно из самых удивительных, прекрасных, необходимых для жизни человека явлений природы.  
 
Неоценимо велико значение рек в природном ландшафте, в народном хозяйстве в жизни нашего общества.  
 
Стремительно сбегая с гор или плавно пересекая равнины, реки врезаются в них, разрабатывают свои долины, создают речные террасы и дельты и в результате играют огромную роль в формировании рельефа своих бассейнов. Они участвуют в кругообороте воды в природе, так как выносят в море стекающие в них с площади бассейна атмосферные осадки и воды и дренируемых ими пластов горных пород, а с поверхности самих рек испаряется влага, поступая в атмосферу.  
 
Реки смягчают климат, оживляют ландшафт. Трудно переоценить значение рек в жизни общества.