Интрузивный (глубинный) магматизм

Происхождение магмы. Среди геологов нет единого мнения о происхождении магмы. Большинство исследователей придерживаются мнения о существовании трех исходных пер­вичных магм: перидотитовой (ультраосновной), базальтовой (основной), гранитной (кислой).

Перидотитовые магмы пользуются ограниченным распространением. Они представляют собой продукты расплав­ления вещества мантии. Базальтовые магмы имеют наи­большее распространение в природе и формируются в астено­сфере в результате частичного плавления вещества верхней мантии. Происхождение гранитных магм одни исследова­тели связывают с переплавлением осадочного и осадочно-метаморфического слоя земной коры, другие с выносом многих компонентов кислой магмы с больших глубин. Было также вы­сказано мнение о существовании одной базальтовой магмы, из которой под влиянием дифференциации возникают другие магмы.

Дифференциация магмы. Все многообразие интрузивных по­род, возникающих из первичной магмы, является результатом ее расщепления (дифференциации). Дифференциация — очень сложный многогранный физико-химический процесс, происхо­дящий в магме как в расплавленном состоянии (магматиче­ская дифференциация), так и во время кристаллизации магмы (кристаллизационная дифференциация). Магматическая дифференциация связана с расслоением магмы по удель­ному весу на несмешивающиеся жидкости (ликвация); кри­сталлизационная — происходит при остывании магмы. Вначале кристаллизуются более высокотемпературные мине­ралы, содержащие магний, железо (оливин, пироксены и др.), а затем — более низкотемпературные минералы, обогащенные кремнеземом (кварц, полевые шпаты и др.).

Общие представления о процессах кристаллизации расплава. Кристаллизация исходного магматического расплава происхо­дит последовательно, в несколько этапов, в условиях высоких температур и больших давлений. В магме при высоких давле­ниях летучие вещества (пары воды, углекислота, сернистые, хлористые, фтористые и др. соединения) находятся в раство­ренном состоянии и придают ей вязкость и подвижность. При понижении температуры расплава в магме возникают центры кристаллизации отдельных минералов, и в первую очередь наи­более тугоплавких, не содержащих летучих веществ.

После этого в верхних или краевых частях интрузий накап­ливается остаточный расплав, обогащенный летучими компо­нентами. Их присутствие снижает вязкость остаточного рас­плава. В этих условиях при значительном давлении и темпера­туре ниже 700° С образуются породы — пегматиты. Они имеют состав, близкий к родоначальным магматическим поро­дам, и отличаются от них лишь крупными размерами мине­ральных зерен. После кристаллизации значительной массы рас­плава при понижении его температуры до 500—300° С могут одновременно существовать газ и жидкость. За счет увеличе­ния давления магмы (при кристаллизации) на вмещающие по­роды, при наличии трещин в последних, в них устремляются летучие вещества. Кристаллизуясь и выполняя трещины и пу­стоты, они образуют минералы; этот процесс называется пневматолитическим. Если по трещинам внедряются горячие растворы, то такой процесс называется гидротер­мальным.

Роль магматизма в образовании полезных ископаемых. Об­разование рудных и нерудных полезных ископаемых в значи­тельной мере связано с процессами магматизма. Магматиче­ский расплав содержит большинство химических элементов, промышленные концентрации которых возникают в определен­ных геологических условиях. С ультраосновными породами связаны месторождения алмазов, талька, асбеста, платины, хрома и т. д. С магмами основного состава — месторождения меди, никеля, кобальта, железа и т. д. Кислый магматизм обусловливает формирование месторождений драгоценных кам­ней, руд серебра, цинка, золота, олова, вольфрама и других ме­таллов. Большинство из них образуют промышленные скопления при пневматолито-гидротермальных процессах. Они встреча­ются в виде жил вместе с кварцем, флюоритом, кальцитом.

 

Землетрясения

Классификация землетрясений. Землетрясением называется колебание земной поверхности, вызванное в основном есте­ственными причинами, среди которых главное значение при- I надлежит тектоническим процессам. Кроме тектонических, вы­деляют землетрясения вулканические и обвальные.

Тектонические землетрясения обусловлены обра­зованием в земной коре разломов и движением по ним круп­ных глыб земной коры. Такие землетрясения наиболее сильные и широко раснространены (95%). Вулканические земле­трясения возникают в результате толчков, вызванных взры­вами газов в процессе извержения вулканов. Иногда эти земле­трясения могут достигать огромной силы (вулкан Кракатау). Обвальные землетрясения связаны с обвалами горных пород на поверхности, провалами подземных пустот, например карстовых. Сила этих землетрясений и области их распростра­нения невелики.

Характеристика землетрясений. Ежегодно на Земле фикси­руется до 10 000 землетрясений. Большинство из них людьми не ощущаются, однако некоторые носят катастрофический ха­рактер. Землетрясения продолжаются обычно несколько секунд и выражаются в подземных толчках (ударах) большей или меньшей силы или в волнообразных колебаниях земной поверх­ности.

Место в земной коре или в верхней мантии, где возник под­земный толчок и откуда расходятся упругие колебания (сей­смические волны), называются фокусом землетрясе­ния, или гипоцентром (иногда называют очагом). Глубина гипоцентра в большинстве случаев составляет 50— 60 км (не более 100 км), но достигает и 700 км. Проекция гипо­центра на поверхность Земли называется эпицентром.

В очаге землетрясения зарождается два типа упругих сей­смических волн: продольные со скоростью распространения от 7 до 14 км/с и поперечные — от 4 до 10 км/с. На границе твердой среды (литосферы) и жидкой или газообразной среды (гидросферы или атмосферы) сейсмические волны порождают поверхностные волны с большей длиной и меньшей скоростью распространения (4 км/с), которые наиболее разрушительны, особенно в эпицентре. Во все стороны от эпицентра сила под­земных толчков уменьшается. Линия, соединяющая на карте пункты с одинаковой силой толчка, называется изосейстой. Сила землетрясений, или интенсивность, оце­нивается по 12-балльной шкале. Наибольшие разрушения не­сут землетрясения в 8 баллов и более. При землетрясении вы­деляется огромное количество энергии. С целью учета выде­ляемой энергии принята относительная энергетическая характеристика землетрясений — магниту да — и разработана шкала магнитуд. Чем больше магнитуда, тем выше балльность земле­трясений.

Регистрация и прогноз землетрясений. Регистрация земле­трясений проводится на сейсмических станциях с помощью при­боров высокой точности — сейсмографов. Они способны отметить колебания грунта с амплитудой в несколько ангстрем (1А=10~10 м). Основной частью сейсмографа является маят­ник. При землетрясениях основание сейсмографа отклоняется вместе с почвой, маятник же продолжает колебаться в преж­ней плоскости, вычерчивая ломаную кривую (сейсмо­грамму) на ленте. По этой кривой судят об интенсивности и продолжительности землетрясения.

В настоящее время ученые-сейсмологи заняты изучением очень важной проблемы — предсказания землетрясений. Место и интенсивность землетрясений можно установить на основании карт сейсмического районирования с учетом материалов про­шлых землетрясений и тектонического строения. Предсказать время землетрясений очень трудно. С этой целью проводятся систематические наблюдения за сейсмографами, за изменением электромагнитного поля Земли, за распространением искусст­венно возбужденных сейсмических волн, за возникновением звуковых волн в земной коре и за рядом других явлений, ко­торые наблюдаются перед землетрясением.

С целью предотвращения разрушительного действия земле­трясений в СССР утверждены стандарты для строительства зданий в сейсмических районах, которые обеспечивают сохран­ность зданий и сооружений даже при сильных землетрясениях. Географическое размещение землетрясений. Землетрясения распространены по земному шару неравномерно. Области, где происходят землетрясения, называются сейсмическими. Области, где нет землетрясений, называют асейсмиче­скими. В настоящее время выделяют две основные сейсми­ческие области. Они, как и вулканические зоны, приурочены к зонам новейших тектонических движений. Одна зона окаймляет побережья Тихого океана — Тихоокеанская. Другая — I «морская — протягивается от Атлантического океана

чип и моря через Крымский полуостров, Кавказ, Памир, Гималаи до Малайского архипелага. ния и цунами. Моретрясения происходят в тех случаях гипоцентры расположены иод океаническим ши\1. 15 результате внезапных толчков довольно значительной СИЛЫ   и перемещений отдельных участков морского дна обра­зуются огромные волны — цунами (высотой до 25—35 м). Они обладают большой скоростью распространения (500 км/час) и причиняют катастрофические разрушения на побережьях. Чище всего цунами возникают на Тихом океане при подводном вулканизме.

 

Типы тектонических движений

Проявление внутренних (эндогенных) сил Земли приводит к вулканизму, интрузивному магматизму, а также к перемеще­нию отдельных частей земной коры и нарушению первичного залегания слоев горных пород. Движения, приводящие к пере­стройке коры, называют тектоническими. Существуют многочисленные классификации тектонических движений но различным признакам (по их конечным результатам, по сте­пени глубинности очага, по их направленности, по размерам площади проявления, по скорости, по связи с магматизмом и т. д.).

Наиболее широким признанием пользуются классификации, основанные на противопоставлении двух типов движений по их конечным результатам. Первый тип — медленные тектони­ческие движения, охватывающие огромные территории и при­водящие к последовательным перемещениям поверхности суши по отношению к уровню Мирового океана (эпейрогенические движения). Эти движения приводят к периодическому затоплению участков суши. Второй тип — относительно бы­стрые движения, распространенные на небольших площадях, с образованием складок и разрывов (складчатые и раз­рывные нарушения). Нередко они приводят к формиро­ванию складчатых горных систем.

Оба типа движений характеризуются разной степенью глу­бинности очага. Движения первого типа наиболее глубинные, они возникают в верхней мантии. Движения второго типа в ос­новном коровые.

В зависимости от направленности различают движения, в которых преобладает горизонтальная (горизонтальные, тан­генциальные движения) и вертикальная (вертикальные, ра­диальные движения) составляющие.

 

 

Вертикальные дви­жения, приводящие к поднятию поверхности суши относи­тельно уровня Мирового океана, называются восходящими, или положительными, а движения, приводящие к опуска­нию поверхности суши,— нисходящими, или отрица­тельными.

Горизонтальные тектонические движения приводят к нарушению первичного залегания слоев горных пород. Слои относительно пластичных пород изгибаются, сжимаются в складки; слои из относительно хрупких пород растрескива­ются, раскалываются. В связи с тем что процессы деформации приводят к выделению энергии, движения сопровождаются землетрясениями. Если расколы в земной коре проникают на большие глубины, по ним поднимается магма.

Медленные колебательные движения приводят к трансгрес­сиям и регрессиям.

При относительном повышении уровня Мирового океана воды морей постепенно затапливают сушу, происходит наступление моря на сушу, т. е. трансгрессия. При относитель­ном понижении уровня Мирового океана происходит отступле­ние моря, т. е. регрессия. В настоящее время отдельные крупные области испытывают восходящие движения. Напри­мер, Скандинавский полуостров поднимается со скоростью 10 мм в год. Другие районы испытывают нисходящие движе­ния, например, южное побережье Северного моря (Дания, Гол­ландия, Бельгия) опускаются до 1 мм в год.

При трансгрессии и регрессии образуется определенная по­следовательность в залегании слоев. При трансгрессивном за­легании разрез начинается грубообломочными породами — конгломератами, крупнозернистыми песчаниками, накопившимися в прибрежной части бассейна. Выше они сменяются относи­тельно мелководными песчаниками, из­вестняками. Еще выше по разрезу — глубоководными отложениями, пред­ставленными мергелями и кремнистыми сланцами. При регрессии наблюдается обратная последовательность в слоях горных пород (рис. 7). Обычно в раз­резе осадочных серий многократно по­вторяющиеся трансгрессивные и регрес­сивные комплексы накоплений состав­ляют осадочные циклы (ритмы).