Структурные зоны. Вулканизм. Строение и типы вулканов.

Помимо деления на такие планетарные структурные элементы как океаны и континенты, земная кора (и литосфера) обнаруживает регионы сейсмичные (тектонически активные) и асейсмичные (спокойные). Спокойными являются внутренние области континентов и ложа океанов — континентальные и океанические платформы. Между платформами располагаются узкие сейсмичные зоны, которые маркируются вулканизмом, землетрясениями, тектоническими подвижками. Эти зоны соответствуют срединно-океаническим хребтам и сочленениям островных дуг или окраинных горных хребтов и глубоководных желобов на периферии океана.

В океанах различают следующие структурные элементы: срединно-океанические хребты — подвижные пояса с осевыми рифтами типа грабенов; океанические платформы — спокойные области абиссальных котловин с осложняющими их поднятиями.

На континентах основными структурными элементами являются: горные сооружения (орогены), которые, подобно срединно-океаническим хребтам, могут обнаруживать тектоническую активность; платформы — в основном спокойные в тектоническом отношении обширные территории с мощным чехлом осадочных горных пород.

Вулканами называются конусообразные или куполовидные возвышения над каналами, трубками взрыва и трещинами в земной коре, по которым извергаются из недр газообразный продукты, лава, пепел, обломки горных парод. Проявления вулканизма представляют собой один из наиболее характерных и важных геологических процессов, имеющих огромное значение в истории развития и формирования земной коры. Ни одна область на Земле – будь то континент или океаническая впадина, складчатая область или платформа – не сформировалась без участия вулканизма. Высокая практическая значимость этих явлений обусловило выбор темы курсовой работы. Основной целью работы является исследование вулканов и вулканизма.

По современным представлениям, вулканизм является внешней, так называемой эффузивной формой магматизма - процесса, связанного с движением магмы из недр Земли к ее поверхности. На глубине от 50 до 350км, в толще нашей планеты образуются очаги расплавленного вещества - магмы. По участкам дробления и разломов земной коры, магма поднимается и изливается на поверхность в виде лавы (отличается от магмы тем, что почти не содержит летучих компонентов, которые при падении давления отделяются от магмы и уходят в атмосферу. При этих излияниях магмы на поверхность и образуются вулканы.

Вулканы бывают трех типов:

- Площадные вулканы. В настоящее время такие вулканы не встречаются, или можно сказать не существуют. Так как эти вулканы приурочены к выходу большого количества лавы на поверхность большой площади; т.е отсюда мы видим, что они существовали на ранних этапах развития земли, когда земная кора была довольно тонкой и на отдельных участках она могла целиком быть расплавленной.

- Трещинные вулканы. Они проявляются в излиянии лавы на земную поверхность по крупным трещинам или расколам. В отдельные отрезки времени, в основном на доисторическом этапе, этот тип вулканизма достигал довольно широких масштабов, в результате чего на поверхность Земли выносилось огромное количество вулканического материала - лавы. Мощные поля известны в Индии на плато Декан, где они покрывали площадь в 5.105 км2 при средней мощности от 1 до 3км. Также известны на северо-западе США, в Сибири. В те времена базальтовые породы трещинных излияний были обеднены кремнеземом (около 50%) и обогащены двухвалентным железом (8-12%). Лавы подвижные, жидкие, и поэтому прослеживались на десятки километров от места своего излияния. Мощность отдельных потоков была 5-15м. В США, также как и в Индии накапливались многокилометровые толщи, это происходило постепенно, пласт за пластом, в течении многих лет. Такие плоские лавовые образования с характерной ступенчатой формой рельефа получили название платобазальтов или траппов. В настоящее время трещинный вулканизм распространен в Исландии (вулкан Лаки), на Камчатке (вулкан Толбачинский), и на одном из островов Новой Зеландии. Наиболее крупное извержение лавы на острове Исландия вдоль гигантской трещины Лаки, длиной 30 км, произошло в 1783 г., когда лава в течении двух месяцев поступала на дневную поверхность. За это время излилось 12км 3 базальтовой лавы, которая затопила почти 915км2 прилегающей низменности слоем мощностью в 170м. Сходное извержение наблюдалось в 1886г. на одном из островов Новой Зеландии. В течении двух часов на отрезке 30км действовала 12 небольших кратеров диаметром в несколько сотен метров. Извержение сопровождалось взрывами и выбросом пепла, который покрыл площадь в 10 тыс.км2, около трещины мощность покрова достигала 75м. Взрывной эффект усиливался мощным выделением паров из озерных бассейнов, прилегавших к трещине. Такие взрывы, обусловленные наличием воды, получили название фреатические. После извержения на месте озер образовалась грабенообразная впадина длиной в 5км и шириной 1,5-3км.

Центральный тип. Это самый распространенный тип эффузивного магматизма. Он сопровождается образованием конусообразных вулканических гор; высота контролируется гидростатическими силами. Дело в том, что высота, на которую способна подняться жидкая лава плотностью, из первичного магматического очага, обусловлена давлением на него твердой литосферы мощностью и плотностью. Корни вулкана, т.е его первичный магматический очаг располагается на глубине 60-100км в астеносферном слое. В земной коре на глубине 20-30км находится вторичный магматический очаг, который непосредственно и питает вулкан через жерло. Конус вулкана сложен продуктами его извержения. На вершине располагается кратер - чашеобразное углубление, которое иногда заполняется водой. Диаметры кратеров могут быть различны, например у Ключевской сопки - 675м, а у известного вулкана Везувий, погубившего Помпею - 568м. После извержения кратер разрушается и образуется впадина с вертикальными стенками - кальдеры. Диаметр некоторых кальдер достигает многих километров, например кальдера вулкана Аниакчан на Аляске равно 10км. Иногда на склонах вулканов возникают паразитические, или побочные кратеры, через жерло которых также может извергаться определенное количество лавы.

 

 

31. Геотектонические гипотезы (поднятия, контракции, фиксизма, мобилизма, опрединга)

На разных этапах развития геологических знаний ученые пытались найти причину таких различий и на основе известных причинно-следственных связей создать гипотезу, объясняющую различие и особенности в строении и развитии земной коры. Такие гипотезы называют геотектоническими.

Первая гипотеза возникла во второй половине 18 века и получила название гипотеза поднятий. Ее предложили М.В. Ломоносов, немецкие ученые А. фон Гумбольдт и Л. фон Бух, шотландец Дж. Хаттон. Суть гипотезы в следующем - поднятия гор вызваны подъемом из глубин Земли расплавленной магмы, которая на своем пути оказывала раздвигающее действие на окружающие слои, приводившее к образованию складок, пропастей разной величины. Ломоносов впервые выделил два типа тектонических движений - медленные и быстрые, вызывающие землетрясения.

В середине 19 века на смену этой гипотезе пришла гипотеза контракции французского ученого Эли де Бомона. В ее основе была космогоническая гипотеза Канта и Лапласа о происхождении Земли как первоначально раскаленного тела с последующим постепенным охлаждением. Этот процесс приводил к уменьшению объема Земли, и в результате Земная кора сжималась, и возникали складчатые горные сооружения подобные гигантским «морщинам». Для своего времени это была прогрессивная гипотеза, достоинством которой является разработка учения о геосинклинальном, орогенном и платформенном этапах развития земной коры. Но с позиций этой гипотезы было трудно объяснить, почему смятие происходит в определенных зонах, и почему этот процесс был периодическим.

Гипотеза фиксизма (платформ и геосинклиналей) объясняет развитие земной коры, и главное значение отводит вертикальным движениям ее блоков. Свои истоки фиксизм берет в гипотезе контракции земной коры. Согласно последней, остывающая планета уменьшается в объеме, что ведет к складчатым деформациям ее верхней твердой части. Согласно фиксизму, главнейшими структурами земной коры являются платформы (материковые и океанические) и геосинклинальные пояса. Под платформой понимается жесткий устойчивый блок земной коры, не претерпевающий активных тектонических движений (вулканизм и землетрясения редки). Платформы или их участки могут подвергаться лишь медленному воздыманию или погружению. Геосинклиналью называется подвижный участок земной коры, испытывающий быстрые вертикальные перемещения. В пределах геосинклинали земная кора сильно расчленена разломами и отличается повышенной проницаемостью. Геосинклиналям характерны следующие черты.

1. Вертикальная направленность тектонических движений, резкая смена прогибания поднятием.

2. Большие мощности осадочных пород (до 10 – 15 км).

3. Широкое развитие интрузивного и эффузивного магматизма, высокая сейсмичность.

4. Активный метаморфизм горных пород.

5. Интенсивная складчатость всей территории и обилие разломных структур.

Геосинклинали возникают благодаря расколу земной коры и провалу ее блоков в мантию с их последующей переплавкой. На месте провалившегося блока формируется тонкий, а значит подвижный базальтовый слой, то есть образуется земная кора океанического типа.

Гипотеза тектоники литосферных плит зародилась в конце девятнадцатого века как гипотеза дрейфа материков (мобилизма). Гипотеза тектоники литосферных плит объясняет развитие литосферы, и главное значение отводит горизонтальным движениям ее блоков. Согласно этой гипотезе, главными структурами литосферы являются литосферные плиты и разделяющие их рифты. Литосферные плиты, включающие в свой состав участки земной коры как океанического, так и континентального типов, находятся в постоянном горизонтальном движении относительно друг друга. Различие в абсолютной высоте между материковыми и океаническими участками плит объясняется изостазией – явлением уравновешивания мощных, но легких блоков (континентального типа), блоками тонкими, но тяжелыми (океанического типа). Рифты – рассекающие всю литосферу глубинные разломы, в которых происходит раздвиг (растяжение, спрединг) литосферных плит и наблюдается высочайшая сейсмическая активность, а мощность земной коры минимальна (до 0 м).

Основные положения концепции сводятся к тому, что магма, поднимающаяся по рифтовым разломам, изливается на поверхность и застывает, образуя напластования базальтов, представленные в рельефе срединно-океаническими хребтами. Образующиеся при застывании магмы кристаллы ферромагнитных минералов ориентируются в соответствии с направлением линий напряженности магнитного поля Земли. Затем новообразованная океаническая кора разламывается и раздвигается со скоростью до нескольких сантиметров в год в обе стороны от рифта, тем самым увеличивая площадь океана. Этот процесс получил название спрединга. В соответствии с инверсиями магнитного поля Земли, в разрастающейся океанической коре возникают поддающиеся возрастной датировке парные полосы магнитных аномалий, симметрично обрамляющие срединно-океанический хребет. По линиям трансформных разломов происходит сдвиг как срединных хребтов и рифтов, так и полосовых магнитных аномалий.

 

Выветривание, его виды

Процесс выветривания разделяют на три вида выветривания – физическое, химическое и биологическое. В основу выделения каждого выветривания положены, какие-либо одни факторы выветривания, которые являются определяющими. Несмотря на это все три вида выветривания всегда действуют совместно и одновременно.

1. Физическое выветривание выражается преимущественно в механическом дроблении минеральных тел (горных пород, строительных материалов и т.д.) без существенного изменения их минерального состава. Большую роль в этом «дробящем» разрушении играют колебания температуры. Так, например, в пустынях суточные колебания температур весьма значительны, в дневное время до +80оС, а ночью всего +20оС. Разрушение пород и строительных конструкций усиливается, когда в микротрещины проникает вода. При замерзании вода увеличивается в объёме на 9-11%, развивается большое боковое давление и порода разрушается. Это явление обычно называют «морозным выветриванием». Многие породы, особенно глинистые, распадаются на куски при переменном намокании и высушивании. Физическое выветривание преобладает в районах пустынь и в районах с холодным климатом (арктические, высокогорные районы и т.п.).

2. Химическое выветривание выражается в разрушении горных пород, строительных материалов и строительных конструкций вплоть до полного распада, т.е. до уровня анионов и катионов, с одновременным образованием новых минеральных образований. Основными факторами этого выветривания являются вода, кислород, углекислота, органические кислоты и др. С этими факторами связаны сложные химические процессы – растворение, окисление, гидратация, карбонитизация, гидролиз.

Интенсивность химического выветривания зависит от площади воздействия воды, её температуры, длительности процессов. Наиболее подвержены этому выветриванию карбонаты, сульфаты и др. Наибольшую разрушительную силу химическое выветривание имеет в условиях теплого и влажного климата.

3. Биологическое выветривание иногда называют органическим. Оно проявляется в виде механического и химического воздействия живых и растительных организмов на земную поверхность.

Механическое разрушение производят растения корневой системой. Корни деревьев способны разрушать даже прочные скальные породы и бетонные плиты. Кроме механической силы разрушения корни растений обладают способностью разрушать горные породы и строительные материалы органическими кислотами, которые они выделяют как в период своего роста, так и после отмирания при процессах разложения. Существенно нарушают целостность горных пород различные землерои.

Биологическое выветривание проявляет себя практически повсеместно, особенно, в районах с влажным климатом, который способствует росту и развитию растений.

В определённой степени к биологическому виду выветривания следует отнести техногенную деятельность человека, в частности, строительство зданий и сооружений. Хотя следует отметить, что эта деятельность разрушает поверхность земной коры по всем видам процесса выветривания.