13. Основы теории геологии

ТЕМА
ОСНОВЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ
Общие сведения о Земле.
30% поверхности Земли – суша, остальное – гидросфера.
Высшая точка поверхности – 8848 м
Низшая точка поверхности - -11022 м
Средняя высота материков – 875 м
Средняя глубина океанов – 5 км
Форма Земли – геоид, средний радиус – 6371 км
Средняя плотность вещества Земли – 5.52 г/см3
Земля обладает магнитным полем дипольного типа, характерна периодическая смена полярности (инверсия магнитного поля) примерно каждые 1 млн. лет.
Строение Земли
А – Земная кора.
Можно выделить два типа:
1. Океаническая – характерна для океанов
2. Континентальная – характерна для континентов
-
Океаническая земная кора имеет небольшую мощность: 0-7 км.
Слои:
осадочный слой мощностью 0-1 км. Для современных океанов нет древнее
160 млн. лет;
магматические породы основного состава (базальты), прежде всего подушечные лавы;
ультраосновные породы (дуниты, перидотиты и др.).
Континентальная земная кора мощность 30-70 км, под горными сооружениями может возрастать до 100 км.
Слои:
осадочный слой мощностью 0-20 км;
«гранитный слой» (или сиаль) мощностью 8-25 км;
«базальтовый слой» (или сима) мощностью 10-40 км.
В. Здесь различают надастеносферную мантию, астеносферу и верхнюю
мантию.
Состав отвечает составу хондритов (каменных метеоритов).
Астеносфера – пластичный слой, по характеристикам близкий к жидкой среде. Ранее считалось, что астеносфера имеет глобальное распространение. Однако
было доказано, что астеносферное вещество распространено в виде линз. Именно
в этой области происходят выплавки базальтов.
С – Средняя мантия.
В этой зоне резко возрастает скорость прохождения сейсмических волн, что
означает только одно – резкое изменение структуры и состава вещества. Считается, что эта зона имеет состав, близкий к минералу шпинель.
D – Нижняя мантия.
В этой зоне появляются в свободном виде сульфиды, соединения мышьяка
(арсениды) и присутствуют те же вещества, что в слое С.
Е – Внешнее ядро.
По скорости прохождения сейсмических волн характеризуется как жидкое
вещество, обладающее высокой плотностью – до 11,5 г/см3. По поводу состава
существуют два мнения:
1. Fe, Ni, Pt, W, Mo;
2. Si, Mg, Al, но в металлизированном состоянии.
G – Внутреннее ядро.
Имеет аналогичный состав с внешним ядром, но вещество находится в твердом состоянии.
Взаимодействие внутреннего и внешнего ядер обуславливает возникновение
дипольного магнитного поля.
Под земной корой понимается совокупность «базальтового» и «гранитного»
слоев. Граница раздела «базальтового» и «гранитного» слоев носит название «линия Конрада». Линия раздела земной коры и надастеносферной мантии (или астеносферы) – линия Мохоровичича (или просто линия Мохо).
Литосфера – совокупность земной коры и надастеносферной мантии.
Тектоносфера – совокупность земной коры, надастеносферной мантии и
астеносферы.
Основные структурные элементы земной коры
Литосферные плиты
Земная кора
Океаны
СОХ
Трансформные разломы
Континенты
Окраины
континентов
Талассократоны
Складчатые пояса
Платформы
и плиты
Кольцевые
структуры
Прогибы
Глубинные
разломы
Литосферные плиты – крупные блоки земной коры, ограниченные линейными структурами повышенной тектонической, сейсмической и магматической
активности. В настоящее время выделяется 7 крупных плит и несколько более
мелких:
Евроазиатская
Африканская
Индийско-Австралийская
Северо-Американская
Южно-Американская
Антарктическая
Тихоокеанская
Все плиты, кроме Тихоокеанской, гетерогенного типа, то есть в их строении
принимают участие два типа земной коры (океаническая и континентальная).
1.
2.
3.
Границы плит:
Дивергентные – зоны растяжения (спрединга) – в районах срединноокеанических хребтов.
Конвергентные – зоны субдукции или зоны коллизии.
Трансформные разломы.
Зоны спрединга
Зоны спрединга приурочены к срединно-океаническим хребтам. Это области
линейного типа, характеризуются повышенной сейсмической и магматической
активностью (обстановки растяжения).
Строение зон спрединга: образуют единую глобальную систему протяженностью свыше 60 000 км. Вдоль осевой части хребтов протягивается долинообразное понижение, ограниченное глубинными разломами и названное рифтовой долиной или рифтом.
При проведении магнитометрических работ в середине 60-х годов в районе
срединно-океанических хребтов были зафиксированы линейные магнитные
аномалии, параллельные этим самым хребтам. Кроме того, в районах СОХ фиксируется повышенный тепловой поток из верхней мантии и астеносферы.
Причина этих аномалий – инверсии магнитного поля Земли (то есть периодическая переполюсовка, о чем мы говорили на прошлой лекции); растекание
земной коры в районе СОХ.
Зная ширину аномальных зон и время смены полярности, можно рассчитать
скорости раздвижения земной коры в области СОХ.
Таким образом, зоны спрединга в районах СОХ являются участками, где в
настоящее время происходит зарождение новой земной коры.
Непосредственно с зонами спрединга связаны трансформные разломы. Это
поперечные сдвиговые нарушения, перпендикулярные к СОХ. Смещения могут
достигать 6000 км. Считается, что они могут возникнуть при неодинаковой скорости спрединга в разных участках СОХ или при вращательном движении литосферных плит.
Вполне естественно должен был появиться вопрос: «Если в зонах спрединга
происходит зарождение и наращивание земной коры, то земной шар должен увеличиваться в объеме, а на самом деле этого не происходит».
Зоны субдукции
(активные окраины континентов)
Это линейные структуры с высокой сейсмичностью (землетрясения) и интенсивным магматизмом (обстановки сжатия).
Поскольку океаническая земная кора по плотности значительно превосходит
континентальную, то очень часто наблюдается явление погружения (подныривания) океанической земной коры под континентальную. Такой процесс получил
название субдукция.
Выделяют три типа континентальных окраин (вспомните типы континентальных окраин из темы «Геологическая деятельность морей и океанов»):
Тихоокеанский;
- Атлантический (пассивная континентальная окраина).
Андийский;
РИСУНОК
ВЗБ – зона Вадатти-Заварицкого-Беньоффа (сейсмофокальная зона).
Коллизия – это столкновение двух континентальных блоков. В этих местах
происходит активное горообразование, складкообразование, дизъюнктивообразование, происходит плавление континентальной земной коры, внедряются крупные
интрузии гранитов. На Земле это столкновение полуострова Индостан с Азиатской плитой – результат – Гималаи, столкновение Африканской плиты с Евроазиатской (Кавказ, Пиренеи, Альпы, Крым и другие горные системы).
Краткая характеристика континентальных структур
Рисунок-разрез от Восточно-Европейской платформы через Уральский прогиб, складчатый Урал и до Западно-Сибирской плиты
Должны быть структуры: синеклиза, антеклиза, грабен, щит, фундамент
Цикл Вильсона
В настоящее время принята примерно следующая схема развития земной коры, получившая названия Цикл Вильсона.
Первый этап.
Появление горячей точки (плюма), повышенный тепловой поток, зарождение
условий растяжения земной коры.
Второй этап
Появление континентальной рифтовой впадины (грабеновая структура - система парных сбросов). На данном этапе развития находится озеро Байкал.
Третий этап.
Дальнейшее растяжение земной коры. Появление срединно-океанического
хребта. На данном этапе развития находится Красное море.
Четвертый этап.
Активный спрединг в районе срединно-океанических хребтов. Увеличение
размеров океанического бассейна. Но субдукции еще нет. Это Атлантический и
Северный Ледовитый океаны.
Пятый этап.
Начало субдукции. Погружение океанической земной коры под континенты.
Появление Активных континентальных окраин, для которых характерны мощный
вулканизм и сейсмическая активность – островные дуги и окраинные вулканические пояса. Это Тихий океан.
Шестой этап.
Постольку процесс спрединга протекает неравномерно (скорость V1>V2), то
происходит постепенное смещение срединно-океанического хребта к области
субдукции. И сам срединно-океанический хребет погружается в зону субдукции.
Это видно на примере западного побережья Северной Америки.
Последний седьмой этап.
Поскольку отсутствует область спрединга (то есть зарождения новой земной
коры), а на данную плиту оказывают давление другие плиты, в которых спрединг
активный, то начинается захлапывание (закрытие) океанического бассейна с последующим столкновением континентов (коллизии).
Единственное, что можно добавить, так это то, что развитие может остановиться на любом этапе. По каким-либо причинам может прекратиться поступление вещества в области срединно-океанических хребтов, а начнется постепенное
умирание океанов или рифтовых морей.
Если Вы обратили внимание, то практически все, о чем мы говорили по последней теме, показывает важность горизонтальных тектонических движений,
которые я не стал выделять в отдельную тему, потому что просто придется повторить то, что вы уже услышали.