Недавно, от нечего делать, я решил полистать географический атлас сына и обнаружил интересный момент: кора под океанами значительно уступает той, что формирует материки. Этот факт подтолкнул меня к поиску информации о том, как вообще образовались материки и впадины океанов.
Как устроена кора Земли под материками и океанами
Кора играет роль своеобразной «накидки», которая скрывает бурлящие недра планеты. По сути, это тонкая «пленочка», толщина которой составляет каких-то 0,5% от земного радиуса. Однако она не монолитна, а представлена отдельными фрагментами - плитами, которые для океанов и материков имеют различное строение. Так, материковые участки состоят из следующих слоев:
- базальтовый - нижний;
- гранитный - промежуточный;
- осадочный - самый верхний.
Что касается ложа океана, то оно лишено гранитной прослойки, поэтому толщина таких участков значительно меньше.
Как образовались впадины океанов и выступы материков
Поскольку огромные плиты не статичны, а пребывают в движении, это и стало причиной образования впадин и выступов. Каждая плита лежит на мягком и пластичном ложе - веществе мантии, а это делает возможным ее перемещение. Потоки из недр поднимаются к поверхности, а в местах стыков прорываются наружу, тем самым, увеличивая площадь коры. В местах, где проходят границы фрагментов, образуется океаническая кора, которая движется по направлению к материковым плитам, где подминается под более массивные участки. Согласно основной теории эволюции нашей планеты, вначале образовались небольшие горные массивы, которые со временем превратились в материковые выступы. Однако океаническая кора продолжала «напирать», продавливаясь под материковую - так образовались впадины. Там же, где встречаются 2 материковых фрагмента, вверх устремляются вершины горных хребтов.
При этом, существует правило: участки коры перемещаются строго от хребтов, которые расположены на дне океанов, в направлении впадин. Удалось определить приблизительную скорость перемещения, которая составила от 1 до 7 см в год.
Миллиард лет назад Земля уже была покрыта прочной оболочкой, в которой выделялись континентальные выступы и океанические впадины. Тогда площадь океанов была примерно в 2 раза больше площади материков. Но количество материков и океанов с тех пор существенно изменилось, изменилось и их расположение. Примерно 250 млн. лет назад на Земле был один материк - Пангея. Площадь его составляла примерно столько же, сколько площадь всех современных материков и вместе взятых. Этот суперконтинент омывался океаном, называемым Панталассой и занимавшим все остальное пространство на Земле.
Однако Пангея оказалась непрочным, недолговечным образованием. Со временем течения мантии внутри планеты поменяли направление, и теперь, поднимаясь из глубин под Пангеей и растекаясь в разные стороны, вещество мантии стало растягивать материк, а не сжимать его, как раньше. Примерно 200 млн. лет назад Пангея раскололась на 2 материка: Лавразию и Гондвану. Между ними появился океан Тетис (ныне это глубоководные части , и мелководный Персидский залив).
Течения мантии продолжали покрывать Лавразию и Гондвану сетью трещин и разваливать их на множество осколков, которые не оставались на определенном месте, а постепенно расходились в разные стороны. Их двигали течения внутри мантии. Некоторые исследователи считают, что именно эти процессы стали причиной гибели динозавров, но вопрос этот остается пока открытым. Постепенно между расходившимися осколками - материками - пространство заполнялось мантийным веществом, которое поднималось из недр Земли. Остывая, оно образовало дно будущих океанов. Со временем здесь появились три океана: , Тихий, Индийский. По мнению многих ученых, - это остаток древнего океана Панталассы.
Позднее новые разломы охватили Гондвану и Лавразию. От Гондваны сначала обособилась суша, составляющая ныне и . Она начала дрейфовать на юго-восток. Потом и она раскололась на две неравные части. Меньшая - - устремилась на север, большая - Антарктида - на юг и заняла место внутри Южного полярного круга. Остальная часть Гондваны раскололась на несколько плит, наиболее крупные из них - Африканская и Южно-Американская. Эти плиты расходятся сейчас друг от друга со скоростью 2 см в год (см. ).
Сближение Евразиатской и Африканской литосферных плит происходит до сих пор, об этом напоминает Везувий и Этна, нарушающих спокойствие жителей .
Сближение Аравийской и Евразиатской литосферных плит привело к дроблению и смятию в , попавшихся на пути их следования. Это сопровождалось сильнейшими извержениями. В результате сближения этих литосферных плит возникло Армянское нагорье и .
Сближение Евразиатской и Индостанской литосферных плит заставило содрогнуться весь континент от до , при этом сам , отколовшийся изначально от Африки, пострадал незначительно. Итогом этого сближения явилось возникновение высочайшего в мире нагорья Тибет, окруженного еще более высокими цепями гор - Гималаев, Памира, Каракорума. Не удивительно, что именно здесь, в месте сильнейшего Евразиатской литосферной плиты, расположена самая высокая вершина Земли - (Джомолунгма), вздымающаяся на высоту 8848 м.
«Шествие» Индостанской литосферной плиты могло бы привести к полному расколу Евразиатской плиты, если бы внутри ее не существовало частей, способных выдержать напор с юга. В качестве достойного «защитника» выступила , но земли, расположенные к югу от нее, сминались в складки, дробились и передвигались. Итак, борьба между континентами и океанами продолжается уже не одну сотню миллионов лет. Главными участниками в ней выступают континентальные литосферные плиты. Каждый горный хребет, островная дуга, - результат этой борьбы.
Происхождение материков и океанов
Как вам уже известно, Земля небольшое космическое тело, часть Солнечной системы. Как же родилась наша планета? Ответить на этот вопрос пытались еще ученые античного мира. Существует много различных гипотез. С ними вы познакомитесь при изучении астрономии в старших классах. Из современных взглядов на происхождение Земли наиболее распространена гипотеза О.Ю. Шмидта об образовании Земли из холодного газово-пылевого облака. Частицы этого облака, вращаясь вокруг Солнца, сталкивались, "слипались", образуя сгустки, нараставшие как снежный ком.
Существуют и гипотезы образования планет в результате космических катастроф - мощных взрывов, вызванных распадом звездного вещества. Ученые продолжают искать новые пути решения проблемы происхождения Земли.
Земная кора - самая верхняя часть литосферы. Она представляет собой как бы тонкое "покрывало", под которым скрыты неспокойные земные недра. По сравнению с другими геосферами земная кора кажется тонкой пленкой, в которую обернут земной шар. В среднем толщина земной коры составляет всего 0,6% от земного радиуса.
Внешний облик нашей планеты определяют выступы материков и впадины океанов, заполненные водой. Чтобы ответить на вопрос, как они образовались, надо знать различия в строении земной коры.
Как же объяснить различия в строении земной коры? Большинство ученых считает, что сначала на нашей планете образовалась кора океанического типа. Под влиянием процессов, происходящих внутри Земли, на ее поверхности образовались складки, т. е. горные участки. Толщина коры увеличилась, образовались выступы материков. Относительно дальнейшего развития материков и впадин океанов существует ряд гипотез. Одни ученые утверждают, что материки неподвижны, другие, наоборот, говорят об их постоянном движении.
В последние годы создана теория строения земной коры, основанная на представлении о литосферных плитах и на гипотезе дрейфа материков, созданной в начале ХХ в. немецким ученым А. Вегенером. Однако в то время он не мог найти ответа на вопрос о происхождении сил, перемещающих континенты.
Согласно теории литосферных плит земная кора вместе с частью верхней мантии не является монолитным панцирем планеты. Она разбита сложной сетью глубоких трещин, которые уходят на большую глубину, достигают мантии. Эти гигантские трещины делят литосферу на несколько очень больших блоков (плит) толщиной от 60 до 100 км. Границы между плитами проходят по срединно-океаническим хребтам - гигантским вздутиям на теле планеты или по глубоководным желобам ущельям на океаническом дне. Есть такие трещины и на суше. Они проходят по горным поясам вроде Альпийско-Гималайского, Уральского и др. Эти горные пояса похожи на "швы на месте залеченных старых ран на теле планеты". На суше есть и "свежие раны" - знаменитые Восточно-Африканские разломы.
Выделяют семь громадных плит и десятки плит поменьше. Большинство плит включает как материковую, так и океаническую кору.
Плиты лежат на сравнительно мягком, пластичном слое мантии, по которому и происходит их скольжение. Силы, вызывающие движение плит, возникают при перемещении вещества в верхней мантии. Мощные восходящие потоки этого вещества разрывают земную кору, образуя в ней глубинные разломы. Эти разломы есть на суше, но больше всего их в срединно-океанических хребтах на дне океанов, где земная кора тоньше. Здесь расплавленное вещество поднимается из недр Земли и расталкивает плиты, наращивая земную кору. Края разломов отодвигаются друг от друга.
Плиты медленно перемещаются от линии подводных хребтов к линиям желобов со скоростью от 1 до 6 см в год. Этот факт был установлен в результате сопоставления снимков, сделанных с искусственных спутников Земли. Соседние плиты сближаются, расходятся или скользят одна относительно другой. Они плавают на поверхности верхней мантии, как куски льда на поверхности воды.
Если плиты, одна из которых имеет океаническую кору, а другая материковую, сближаются, то покрытая морем плита изгибается, как бы ныряя под континент. При этом возникают глубоководные желоба, островные дуги, горные хребты, например Курильский желоб, Японские острова, Анды. Если сближаются две плиты с материковой корой, то их края вместе со всеми накопленными на них осадочными породами сминаются в складки. Так образовались, например, на границе Евразийской и Индо-Австралийской плит Гималаи.
Согласно теории литосферных плит на Земле когда-то был один материк, окруженный океаном. Со временем на нем возникли глубинные разломы и образовалось два континента - в Южном полушарии Гондвана, а в Северном - Лавразия. Впоследствии и эти материки были разбиты новыми разломами. Образовались современные континенты и новые океаны - Атлантический и Индийский.
В основании современных материков лежат древнейшие относительно устойчивые и выровненные участки земной коры - платформы, т. е. плиты, образовавшиеся в далеком геологическом прошлом Земли. При столкновении плит возникли горные сооружения. Некоторые материки сохранили следы столкновения нескольких плит. Площадь их постепенно увеличивалась. Так, например, образовалась Евразия.
Учение о литосферных плитах дает возможность заглянуть и в будущее Земли. Предполагают, что примерно через 50 млн. лет разрастутся Атлантический и Индийский океаны, Тихий уменьшится в размерах. Африка сместится на север. Австралия пересечет экватор и придет в соприкосновение с Евразией. Однако это только прогноз, который требует уточнения. материк литосферный вулкан землетрясение
Ученые пришли к выводу, что в местах разрыва и растяжения земной коры в срединных хребтах образуется новая океаническая кора, которая постепенно расползается в обе стороны от породившего ее глубинного разлома. На дне океана работает как бы гигантский конвейер. Он переносит молодые блоки литосферных плит от места их зарождения к континентальным окраинам океанов. Скорость движения маленькая, путь длинный. Поэтому эти блоки достигают берега через 15-20 млн. лет. Пройдя этот путь, плита опускается в глубоководный желоб и, "ныряя" под континент, погружается в мантию, из которой она образовалась в центральных частях срединных хребтов. Так замыкается круг жизни каждой литосферной плиты.
Пограничные области между литосферными плитами называют сейсмическими поясами. Это самые беспокойные подвижные области планеты. Здесь сосредоточено большинство действующих вулканов, происходит не менее 95% всех землетрясений. Сейсмические области протянулись на тысячи километров и совпадают с областями глубинных разломов на суше, в океане - со срединно-океаническими хребтами и глубоководными желобами. На Земле более 1300действующих вулканов, извергающих на поверхность планеты много лавы, пепла, газов и водяного пара.
Для восстановления картины прошлого земной поверхности большое значение имеют вопросы происхождения материков и океанических впадин, перемещения материков. Характер расположения материков и океанов в большой мере определяет систему циркуляции воздушных масс и особенно океанических вод, осуществляющих горизонтальный перенос энергии, воды, минерального вещества и др.
По поводу происхождения материков и океанов существует ряд точек зрения. Одни из них давно отвергнуты. Другие в большей или меньшей степени подтверждаются фактами, число которых резко возросло за последние 30 лет в связи с активным изучением океанов, применением более совершенных методов изучения земной коры, в том числе дистанционных.
Сторонники гипотезы первичности океанической коры считают, что океаническая кора сформировалась на ранних этапах геологической истории, первоначально покрывала весь земной шар и состояла из магматических пород. В дальнейшем магматические породы превратились в породы, напоминающие по своим свойствам базальты, поэтому этот слой коры стал называться «базальтовым». Процессы осадкообразования, начавшиеся после образования атмосферы и гидросферы, вулканические излияния и метаморфизм привели к формированию комплексов горных пород, состоявших из амфиболов и гнейсов основного состава. Они образовали ядра будущих материков. Дальнейшее преобразование океанической коры в материковую шло в геосинклиналях - вытянутых прогибах земной коры. В процессе развития геосинклинали заполнялись толщами осадочных и вулканогенных пород, которые подвергались тектоническим деформациям и поднятиям. В итоге геосинклинали превращались в сложные складчатые сооружения. К началу палеозоя этот процесс привел к формированию крупных платформ материкового типа (так называемых докембрийских платформ, см. рис. II.4). В палеозое и более позднее время они разрастались за счет дальнейшего превращения океанической коры в материковую (О. К. Леонтьев, 1968).
По мнению некоторых исследователей (В. В. Белоусов, 1968), материковый тип земной коры первоначально занимал всю земную поверхность. Образование современных океанических впадин началось с конца палеозоя. Расплавленный материал мантии внедрялся по разломам в земную кору. Это приводило к ее метаморфизации и опусканию под действием силы тяжести. В результате этого процесса, названного «океанизацией» земной коры, образовались впадины океанов.
В последние десятилетия все большее число геологических, геофизических и палеогеографических фактов объясняют с помощью теории тектоники литосферных плит (новой глобальной тектоники) (см. Ш.2.6). Она, как и изложенные выше концепции, не объясняет все особенности строения земной поверхности, но, вероятно, может стать одной из основ будущей, более совершенной теории развития земной коры.
Многие особенности строения и развития земной коры объясняются на основе пульсационной гипотезы, сформулированной в первоначальном варианте в 20-е и 30-е годы нашего столетия Дж. Джоли, В. Бухером, В. А. Обручевым, М. А. Усовым и другими исследователями. Эта гипотеза вводит представление о периодических изменениях радиуса Земли (чередование расширения и сжатия) при общем направленном увеличении объема планеты. Пульсационная гипотеза позволяет объяснить ряд явлений, не объяснимых с точки зрения других концепций. Например, периодичность тектоно-магматических процессов и трансгрессий и регрессий. В ней делаются попытки сочетать представления о горизонтальных перемещениях литосферных плит (но в меньших масштабах, чем в теории тектоники плит) с классическим учением о геосинклиналях (является одной из основ концепций, отрицающих горизонтальное движение материков).
Тема 1. Литосфера
Главные особенности природы Земли
Геологическое летоисчисление. Геохронологическая таблица.
По мнению многих ученых возраст Земли примерно 5 млрд. лет.
Углубленное изучение окаменелых остатков древних организмов, содержащихся в осадочных горных породах, позволило установить геологические этапы развития Земли (эры). В истории геологического развития выделяют 5 эр: эрой древнейшей жизни называют архей; эрой первичной жизни - протерозой; эрой древней жизни - палеозой; эрой средней жизни- мезозой; эрой новой жизни- кайнозой. В состав эр входят периоды (табл. 6).
Таблица. Геохронологическая табл ица
Геохронологическая таблица разработана в течение длительной работы ученых по определению геологического возраста горных пород и времени развития растительного и животного мира.
Литосфера и литосферные плиты. Земная кора- верхняя часть литосферы. Если сравнить ее с другими слоями нашей планеты, то она намного тоньше. В среднем толщина земной коры составляет всего 0,6% от земного радиуса. Внешний облик нашей планеты определяют выступы материков и впадины океанов. Чтобы определить причины образования выступов материков и впадин океанов необходимо знать различия в строении земной коры (рис . 11). Многие ученые придерживаются гипотезы о первичном образовании земной коры океанического типа.
Рнс. 11. Различия в строении земной коры.
А. Вегенер
Под влиянием процессов, происходящих внутри Земли, на ее поверхности образовались складки, т.е. горные участки. Толщина коры увеличилась, образовались выступы материков. В последние годы создана теория строения земной коры, основанная на представлении о литосферных плитах и на гипотезе дрейфа материков, созданной в начале XX в. немецким ученым А. Вегенером.
Теория литосферных плит. Согласно данной теории, земная кора вместе с частью верхней мантии не является единой монолитной плитой планеты. Она разбита сложной сетью глубоких трещин, которые уходят на большую глубину, достигают мантии. Эти гигантские трещины делят литосферу на несколько очень больших блоков (плит). Выделяют 7 крупных плит и десятки плит поменьше (рис. 12). Большинство плит включает как материковую, так и океаническую кору. Плиты расположены на мягком, пластичном слое мантии, по которому и происходит их скольжение. Силы, вызывающие движение плит, возникают из-за перемещения вещества в верхней мантии. Мощные восходящие потоки этого вещества разрывают земную кору, образуя в ней глубинные разломы. Эти разломы есть на суше, но больше всего их в средин но-океанических хребтах на дне океанов, где земная кора тоньше. В этих местах расплавленное вещество поднимается из недр Земли и расталкивает плиты, увеличивая мощность земной коры.
Рис. 12. Литосферные плиты Земли.
Края разломов отодвигаются друг от друга. В результате сопоставления снимков, сделанных с искусственных спутников Земли было установлено, что плиты медленно перемещаются (от линии подводных хребтов к линиям желобов) со скоростью от 1 до б см в год. Соседние плиты сближаются, расходятся или скользят одна относительно другой. Если плиты, одна из которых имеет океаническую кору, а другая материковую, сближаются, то покрытая морем плита изгибается, уходя под континент. При этом возникают глубоководные желоба, островные дуги, горные хребты, например, Перуанский желоб, Японские острова, Анды. Если сближаются две плиты с материковой корой, то их края вместе со всеми накопленными на них осадочными породами сминаются в складки {рис. 13).
Например, на границе Евразийской и Индо-Австралийской плит образовались горы Гималаи.
Рис. 13. Столкновение материковых литосферных плит.
Рис. 14. Пангея.
Согласно теории литосферных плит на Земле когда-то был один материк Пангея, окруженный океаном.
Пангея (вся земля) - гигантский континент, существовавший в конце палеозоя и начале мезозоя, объединявший практически всю сушу Земли (рис . 14).
Со временем из-за движения плит образовались два континента - в Южном полушарии Гондвана, а в Северном - Лавразия (рис. 25).
Рис. 15. Лавразия, Гондвана
Впоследствии, по причине образования разломов на этих континентах образовались современные материки и новые океаны - Атлантический и Индийский. Некоторые материки сохранили следы столкновения нескольких плит. Площадь их постепенно увеличивалась (например, Евразия).
Сейсмические пояса - это пограничные области между лито- сферными плитами. В сейсмических поясах сосредоточено большинство действующих вулканов, происходит большинство всех землетрясений. Сейсмические пояса протянулись на тысячи километров и совпадают с областями глубинный разломов на суше, в океане - со срединно-океаническими хребтами и глубоководными желобами.
Строение материковой и океанической земной коры.
Толщина коры океанического типа (мощность) - в среднем 3-7 км. Земная кора континентов имеет среднюю толщину 35^15 км, максимальную- до 75 км (под горными массивами) (рис. 16). Материковая кора состоит, в основном, из трех слоев: осадочного, гранитного и базальтового. Осадочный слой состоит из наносов, образованных на поверхности Земли из продуктов разрушения кристаллических горных пород. Образованные наносы обычно залегают слоями. В одном и том же месте могут чередоваться слои разнообразного состава, например: глины, пески, известняки, песчаники, сланцы и т.д.
Мощность, осадочного слоя различна, так в некоторых местах толщина может быть минимальной, а в других достигать более 15 км. Изучение осадочного слоя дает возможность определить места опускания и поднятия земной коры. Подвижность земной коры не везде одинакова.
Рис. 16. Строение материков ой и океанической земной коры.
На земном шаре выделяются наиболее подвижные пояса, или области, названные геосинклиналями. Геосинклиналь обычно имеет вид очень длинной полосы, часто протяженностью более тысячи километров. Б развитии геосинклиналей выделяется два этапа. Первый этап наиболее длительный, при которой, геосинклиналь прогибалась и в ней накапливались отложения мощностью до 20 км. На втором этапе слои отложений сминаются в складки, поднимаются, образуются горные хребты. Впоследствии подвижность в геосинклиналях ослабевает, горы разрушаются и геосинклиналь постепенно превращается в платформу. На платформах отлагались различные слои осадочных горных пород, обычно не смятых в складки. Общая мощность таких отложений редко бывает больше 2-3 км.
Платформы (рис. 17) характеризуются равнинным или платообразным рельефом. Платформы имеют двухъярусное строение: складчатое основание - фундамент и осадочный чехол. На платформах могут выделяться щиты. Щиты - лишенные осадочного чехла выступы складчатого (метаморфизованного) фундамента.
Рис. 17. Платформа.
Платформы разделяются на древние- с фундаментом докембрийского возраста, например: Восточно-Европейская,
Сибирская и молодые - с фундаментом палеозойского и мезозойского возраста, например: Туранская, Западно-Сибирская.
Осадочный слой в геосинклиналях и на платформах сменяется гранитным. Слой состоит из пород кристаллического сложения, преимущественно гранитов и гнейсов. Гранитный слой сменяется базальтовым. Гранитный и базальтовый слои получили свои названия по скорости сейсмических волн, совпадающими со скоростью соответственно в граните и базальте. Океаническая земная кора намного тоньше. Состоит преимущественно из осадочного и базальтового слоя. Гранитного слоя в ней нет.
Знания о строении и истории развития литосферы помогают находить месторождения полезных ископаемых, важны при составлении прогнозов стихийных бедствий, связанных с процессами, происходящими в литосфере. Например, на границах литосферных плит образуются рудные ископаемые, происхождение которых, связано с внедрением магматических пород в земную кору.
Географический словарь
Пангея (вся земля) - гигантский континент, существовавший в конце палеозоя и начале мезозоя, объединявший практически в сю сушу Земли.
Сейсмические пояса -это пограничные области между лит ос ферными плитами. В сейсмических поясах сосредоточено большинство действующих вулканов, происходит большинство всех землетрясений.
Геосинклиналь- крупная, чаще всего вытянутая, зона земной поверхности возникающая на дне морского бассейна, в течение длительного времени испытывавшая погружение, в которой образуется мощная толща осадочных и вулканических пород.
Платформа- структура земной корь; характеризующаяся малой интенсивностью тектонических движений, равнинным или плат о образным рельефом, двухъярусным строением выражающимся в наличии складчатого основания (фундамента) и осадочного чехла.
Щит - лишённые осадочного чехла выступы складчатого и метаморфизованного фундамента.
Это интересно
3.Ядро представляет собой слей, богатый железом и никелем, который состоит из двух слоев: внутреннего и внешнего ядра. Во внешнем ядре Земли напряженность магнитного поля в среднем составляет 25 Гаусс, что в 50 раз больше, чем на поверхности Материал ядра, особенно внутреннего, сильно уплотнен и по плотности равняется металлам, поэтому его и называют металлическим. Последние исследования доказали, что внутреннее ядро Земли вращается немного быстрее, чем вся остальная планета.
2.В результате экваториальных вздутий, поверхностями в местах наиболее удаленных от центра Земли являются пики горы Чимборасо в Эквадоре и Уаскаран в Перу.
Найдите географические объекты, указанные в тексте параграфа на карте.
? Вопросы и задания
1. Каков возраст Земли по мнению ученых мира?
2. Что такое геохронологическая таблица? Какие сведения можно получить из таблицы?
3. Сколько выделяют эр в истории геологического развития? Какая эра была самой продолжительной?
4. На каких фактах основывается теория литосферных плит?
5. Что такое литосферная плита? Сколько крупных плит выделяют на Земле?
6. Всегда ли на Земле существовало и будет существовать шесть материков? Почему происходят изменения?
7. Что такое сейсмические пояса? Где они образуются?
8. Чем материковая земная кора отличается от океанической?
9. Объясните, что такое «платформа», «геосинклиналь», «щит».
Работа в тетради
Дополните предложения:
а)................................................................................ Эрой древнейшей жизни называют
б)Многие ученые придерживаются гипотезы о первичном образовании земной коры... типа.
в)............................................... В состав эр входят
г)....................................................................................................................... Силы, вызывающие движение плит, возникают из-за
д)..................... Согласно теории литосферных плит на Земле когда-то был один материк
е)..................................................... На земном шаре выделяются наиболее подвижные пояса, или области, называемые
ж) Участки платформ, лишенные осадочного чехла, называются..........
ф Попробуйте ответить Составьте вопросы, используя рисунок.