Структура Земли довольно сложная. Пока что петрофизики (ученые, изучающие физику горных пород) интересуются только земной корой, где можно найти нефть, газ и полезные ископаемые. Но геофизики, исследующие строение Земли, занимаются изучением более глубоких слоев, потому что они влияют на скорость и направление сейсмических волн, вызывающих землетрясения. Это обуславливает важность знания того, что такое тектонические структуры.
Сведения о внутреннем строении Земли необходимы для понимания тектоники плит. Хорошей аналогией представления о том, как выглядит наша планета внутри, является фрукт персика или сливы. Если разрезать его пополам, то можно увидеть, что он состоит из трех частей: очень тонкой кожуры, семени значительного размера, расположенного в центре, и массы плода вокруг него. Земля в разрезе выглядит очень похоже: тонкая кора снаружи, ядро в центре и мощный слой, составляющий большую часть массы Земли.
Земная кора
Существует два ее типа:
- Тонкая океаническая, лежащая в основе бассейнов океанов.
- Более толстая континентальная, находящаяся, соответственно, под континентами.
Низкая плотность континентальной коры позволяет ей «плавать» на мантии, плотность которой значительно ниже. В состав океанической в основном входит базальт, а континентальную, как правило, составляет гранит.
Мантия Земли
Считается, что она состоит в основном из богатой оливином породы. Ее температура может быть разной, что зависит от глубины. Самые низкие ее показатели непосредственно под корой. Самая высокая отмечается при контакте вещества мантии с тепловыделяющим ядром. Устойчивое повышение температуры с увеличением глубины носит название геотермического градиента. Эта физическая величина обуславливает разное поведение породы, на основании чего мантия разделяется на две различные зоны.
Скалы в верхней части мантии холодные и хрупкие. Благодаря этому они могут разрушаться под воздействием напряжения и вызывать землетрясения. В нижней части камни горячие и мягкие (но не расплавленные). Они не разрушаются под воздействием внешних сил, а растекаются.
Ядро Земли
Считается, что оно состоит из сплава железа и никеля. Этот состав основан на расчетах его плотности. Также учитывается тот факт, что многие метеориты (которые считаются частями внутренней части планетарного тела) представляют собой железо-никелевые сплавы. Ядро является своеобразной печкой Земли, потому что оно содержит радиоактивные материалы, выделяющие тепло при расщеплении на более стабильные вещества.
Оно делится на две разные зоны. Внешнее ядро жидкое, так как температура там достаточная для плавления железо-никелевого сплава. Внутреннее ядро является твердым, хотя его температура выше, чем у внешнего. Здесь огромное давление, создаваемое весом вышележащих пород, достаточно сильное, чтобы плотно сжать атомы и предотвратить его трансформацию в жидкое состояние.
Что такое тектонические структуры
Они являются большими участками земной коры, их размеры ограничивают глубинные разломы. Изучением строения и движения земной коры занимается тектоника.
Следует отметить, что тектонические структуры, такие как платформы и подвижные пояса, являются самыми крупными. Платформа представляет собой относительно устойчивый участок земной коры. Поверхность ее довольно плоская. Ее характерной чертой является двухслойное строение: она состоит из кристаллического фундамента, сложенного древними твердыми породами (он расположен снизу), и осадочного чехла, который сформировали более поздние отложения. В тектонической структуре России, например, выделяют Сибирскую платформу и Восточно-Европейскую плиту.
На платформе имеются щиты и плиты. Первый представляет собой приподнятый до земной поверхности участок кристаллического фундамента, частично покрытый осадочным чехлом. Вторая является таким участком платформы, фундамент которого погружен на глубину, его полностью покрывает осадочный чехол. Подвижной пояс - это удлиненный участок земной коры, в пределах которого происходили и происходят движения земной коры.
Таким образом можно считать, что такие тектонические структуры земной коры являются основными. Их строение обуславливает состав элементов поверхности планеты. Например, тектоническая структура равнины, может включать фундамент и осадочный чехол.
Изучение геологических процессов
Современное расположение слоев горных пород в коре определяют исторические геологические события. Они варьируются от медленных и постепенных, таких как эрозия и тектоника плит, до катастрофических, таких как метеорные удары или извержения вулканов. Эти процессы постоянно изменяют геометрию горных пород, составляющих земную кору. Данное явление наблюдается как на континентах, так и под океанами. Рельеф земной поверхности зависит от того, на какой тектонической структуре происходит его формирование.
Поверхностная кора довольно жесткая, но разбита на несколько пластин, которые могут свободно перемещаться по мантии. Около 75% поверхности Земли покрыто океанами, под каждым из которых находится одна или несколько пластин. Континенты представляют собой массы суши (преимущественно над уровнем моря), которые также состоят из одной или нескольких плит. Их движение относительно друг друга называется тектоникой плит. Эти процессы ученые начали подробно изучать более 150 лет назад.
Развитие теорий
Тектоника плит и миграция континентов - центральная особенность современной теории строения Земли. Впервые эта концепция была упомянута Антонио Снайдер-Пеллегрини в 1858 году, который приписал ее библейскому потопу. В 1912 году Альфред Вегенер выдвинул теорию, которая учитывала движение континентов и явное блуждание Северного и Южного полюсов. Однако только в середине 1960-х годов она была принята геологическим сообществом.
Первоначально теория была названа термином «дрейф континентов». Однако выяснилось, что многие другие части поверхности также движутся и не перемещают на себе материки, поэтому термин «тектоника плит» является предпочтительным, так как он более правильно описывает реальную ситуацию.
Разведка дна океана, проведенная в 1960-х годах в рамках проекта глубоководного бурения, показала, что система хребтов окружает земной шар примерно посередине каждого океана. Скалы в этих подводных горных системах очень молоды по сравнению с остальной частью морского дна. После изучения морского дна теория Вегенера была расширена. В нее было включено движение пород под континентами. Этот процесс назвали субдукцией.
Процессы в земной коре
Конвергентные границы тектонических структур (то есть между теми, которые движутся в разные стороны) вызывают сжатие земной коры, что приводит к ее складчатости, чрезмерному поднятию или утолщению. Расходящиеся границы вызывают рифтинг (образование впадин), понижение или утончение. Изучение процессов земной коры позволяет выявить тектоническую структуру рельефа.
Столкновение плиты морского дна с континентальной платформой обычно приводит к возникновению горных систем, таких как Скалистые горы (расположены вдоль западного побережья Северной Америки), Анды и Аппалачи. Столкновение двух континентальных плит также создает горы, такие как Гималаи на границе Индийского и Азиатского субконтинентов.
Структура
Земля разделена примерно на восемь больших, жестких, но смещающихся плит и множество малых. Основные плиты поддерживают одно (или более) массивное континентальное плато, часто называемое кратоном.
Существует три типа границы основных тектонических структур, а именно:
- Расходящаяся (межпланетный рифт).
- Сдвиговая (где плиты скользят друг за другом).
- Сходящаяся (где сталкиваются две плиты, одна из которых обычно подвергается субдукции и поглощению).
Рифтинг создает срединно-океанические хребты и расширяет океаны. Субдукция сужает океан, а изгиб пластин создает прибрежные горы.
Формирование
Тектоника плит изменяет положение и форму континентов и океанов за период, составляющий примерно 4 миллиарда лет. Гидротермальные процессы сконцентрировали большинство известных металлических рудных тел вдоль границ конвергентных плит, например, золотые месторождения Калифорнии и Аляски.
Гидротермальные процессы также активны на границах расходящихся плит, таких как срединно-атлантический хребет и Красное море.
Кроме того, границы конвергентных плит создают условия, которые позволяют накапливать нефть в море или на суше у берега. Поскольку скалы изгибаются за счет движения плит, образуются ловушки для углеводородов. Тепло и давление, создаваемые опадающими плитами, помогают высвобождать нефть из пород, оставляя ее свободной для миграции в такие ловушки.
Понижение, поднятие и горообразование – термины, используемые геологами, чтобы описать движение одной части тектонической структуры относительно другой.
Причиной перемещений является напряжение, создаваемое относительным движением плит континентального и морского дна. Как правило, это очень медленные процессы, поэтому ученым необходимо делать чрезвычайно точные наблюдения, чтобы увидеть их результаты. Например, Скалистые горы все еще растут со скоростью несколько дюймов на сотню лет из-за скольжения Тихоокеанской плиты относительно западного края Североамериканской. Соответственно, все эти процессы обуславливают взаимосвязь формы рельефа и тектонической структуры.
Геосинклиналь
Это подвижная часть земной коры вытянутой формы. Она является фундаментальной геологической единицей и тектонической структурой. Геосинклиналь образована осадочными породами, отложенными под морем параллельно береговой линии. Она увеличивается до тех пор, пока продолжается оседание.
Классическая геосинклиналь разделена на две части:
1. Миогеоклин (miogeocline).
2. Эугеоклин (eugeocline).
Первая состоит из отложений, которые образуют континентальный шельф, а вторая – из отложений на возвышении в более глубоких водах на некотором расстоянии от берега.
Образование геосинклиналей
Источником осадков для этих тектонических структур является континентальный кратон. В примере с Северной Америкой большая часть осадков с материка в конечном итоге сбрасывается в Атлантический океан и Мексиканский залив.
Геосинклинали откладываются вдоль заднего края. Если континентальная плита меняет свое относительное направление движения, а задняя кромка становится передней, геосинклиналь сжимается и складывается. Это произошло в восточной части Северной Америки и привело к складыванию Аппалачей. Седиментация для формирования геосинклинали представляет собой основной геологический цикл, который развивается в течение нескольких сотен миллионов лет и может повторяться несколько раз.
/* */