Текст книги "Общее землеведение"

Вулканические горы формируются при извержении вулканов и накоплении вулканических осадков (вулканы Гавайских островов).

Эрозионные горы образуются в результате эрозионного расчленения участка поверхности, сложенного горизонтально залегающими горными породами и поднятого на большую высоту. Для эрозионных гор характерны плоские вершины, крутые склоны, от подножий тянется шлейф, сложенный продуктами выветривания (типичные эрозионные горы распространены в Африке).

В горных станах часто встречаются нагорья – обширные территории, состоящие из чередующихся хребтов, плато и плоскогорий.

4.6. Современные тектонические проявления: вулканизм, землетрясения

Внутренние части земного шара находятся в твердом состоянии, переход вещества в жидкую фазу всегда локально ограничен и вызывается либо местным разогревом под действием скопления радиоактивных веществ, либо ослаблением давления без дополнительного нагрева. Таким образом, в земной коре имеются отдельные более или менее обширные очаги жидких или тестообразных минеральных масс, возникающие преимущественно в участках, которые подверглись разломам с образованием трещин и в которых наиболее вероятно уменьшение давления на глубине. Содержащиеся в этой жидкой массе, называемой магмой, газы увлекают ее вверх, по направлению к земной поверхности. Движение это может закончиться, когда магма еще не достигла поверхности; тогда она медленно застывает под землей и вновь становится твердым телом, дав начало магматическим горным породам, а именно интрузивным, или глубинным. Если же магма, достигая поверхности, выльется из нее и здесь затвердеет, то получившиеся в результате этого магматические породы называются эффузивными или излившимися.

Вулканизмом называют совокупность процессов, связанных с проникновением в земную кору и излиянием на поверхность изнутри Земли расплавленной и насыщенной газами минеральной массы – магмы. Излившись на поверхность и потеряв летучие компоненты, магма превращается в лаву Вулканы извергают также рыхлые продукты – пепел и камни.

Вулкан – геологическое образование, возникающее над тектоническими трещинами и каналами в земной коре, по которым из глубинных магматических очагов на земную поверхность извергаются вулканические продукты: лава, пепел, газы, водяные пары, обломки горных пород и др. Вулканическая деятельность проявляется в создании специфических вулканических форм рельефа. Она же участвует в преобразовании океанической коры в континентальную.

Вулканизм – следствие и одно из проявлений современной тектонической активности Земли. В настоящее время на материках насчитывается около 2000 вулканов, из которых 616 – действующие, т. е. проявившие свою активность на памяти человечества. Лишь 76 из активных вулканов находятся на дне морей и океанов, остальные расположены на суше. Всего же на дне Мирового океана насчитывается около 10 000 вулканов.

Современные вулканические процессы распространены вдоль молодых складчатых и тектонических подвижных областей и крупных разломов. Выделяют следующие вулканические пояса:

✓ Тихоокеанский пояс («огненное кольцо»): начинается на полуострове Камчатка, далее проходит через систему Курильских, Японских, Филиппинских островов, Новую Гвинею, Соломоновы, Ново-Гебридские, Ново-Зеландские острова, через море Росса, вулканические острова около Антарктиды, Огненную Землю, Анды, Центральную Америку, вдоль Кордильер и замыкается вулканами Алеутских островов;

✓ Средиземноморский: включает вулканы Апеннинского полуострова, острова Сицилии, Липарских островов, Эгейского моря, полуострова Малой Азии, Кавказа, Иранского нагорья, Зондских островов;

✓ Атлантический: занимает острова Срединно-Атлантического хребта – Ян-Майен, Исландию, Азорские, Вознесения, Св. Елены, Мадейру, Канарские, Зеленого Мыса, Тристан-да-Кунья и др.;

✓ Индийский: расположен вдоль Срединно-Индийских подводных хребтов и охватывает Коморские острова, Мадагаскар, Маврикий, Реюньон, Кергелен, Крозе, Сен-Поль, Амстердам, Принс-Эдуард;

✓ Восточно-Африканский: проходит вдоль Великих африканских разломов.

На материковых платформах и в возрожденных горах тоже есть вулканы, но из них действовали в историческое время только десятки. Потухшие вулканы имеются в Восточной Сибири, на Британских островах, в Центральной Европе, на Индостане, в Аравии, в Южной и Восточной Африке.

Формы вулканического рельефа зависят от характера извержения и от состава лавы.

При трещинных излияниях извергаются большие массы жидкой лавы, которая, широко изливаясь, образует огромные лавовые покровы. В настоящее геологическое время наибольшие трещинные излияния происходят в Исландии. Известны также на островах Азорских, Самоа, Новой Зеландии. В прежние геологические эпохи трещинных излияний было больше (лавовое плато Колумбии, трапповое плато Декан, вулканические плоскогорья Армении, область траппов в Восточной Сибири).

В вулканах центрального извержения магма поступает на поверхность по жерлу. Формы рельефа, формируемые при центральном извержении, зависят от характера деятельности и состава лавы:

1. Маары (в настоящее время не действуют) – отрицательная форма, образовавшаяся в результате взрыва. Древние трубки взрыва заполнены кимберлитовой породой и являются месторождениями алмазов (Якутия, Африка).

2. Вулканы гавайского типа извергают основную, т. е. содержащую мало кремния, базальтовую лаву, которая спокойно изливается и медленно застывает, растекаясь на большие площади. Такие вулканы образуют щитовые покровы, для которых характерна очень большая площадь и плоская приплюснутая форма. Самый большой из Гавайских островов – Гаваи – представляет собой три соединившихся вулкана (Мауна Лоа, Мауна Кеа, Гуалалаи). К щитовым относится также вулкан Толбачек на Камчатке.

3. Слоистые вулканы, или стратовулканы (типа Везувия), извергают водяные пары и газы, огромные массы пепла, каменные глыбы или вулканические бомбы (куски застывшей лавы, жидкую лаву). Они образуют вулканический конус слоистого строения (Ключевская и Кроноцкая Сопки, Фудзияма). Расширенный кратер называется кальдерой.

4. Вулканы типа Мон-Пеле извергают лаву кислую (окись кремния составляет 55 %), которая прочно закупоривает жерло и после извержения в застывшем виде торчит в виде иглы.

Нередко магма проникает в толщу горных пород, приподнимает и дислоцирует верхние пласты, но на поверхность не изливается, образуя интрузивные тела. На Северном Кавказе (район Пятигорска) среди ровного плато поднимается ряд конических и куполообразных гор высотой от 200 до 900 м (горы Лысая, Железная).

Вулканической деятельности сопутствуют поствулканические явления. К ним относят фумаролы (выделения паров и газов на остывающих лавовых потоках – «Долина десяти тысяч дымов» на Аляске в районе вулкана Катмай), гейзеры, горячие источники. На дне океанов распространены формы, получившие названия гайотов, – плосковершинные горы, образование которых связано с погружением древних вулканических островов.

Вулканические процессы оказывают влияние:

✓ на метеорологические явления: вулканический пепел, выброшенный на огромную высоту, разносится воздушными массами, как бы распределяясь по всей тропосфере и тем самым вызывая ее помутнение и ослабление притока солнечной радиации; в отдельных случаях потеря тепла из-за ослабления радиации вулканической пылью достигает 57–66 %);

✓ поступление в атмосферу углекислоты, необходимой для жизни растений;

✓ характер гидрографической сети: лавовые потоки, перегораживая реки, неоднократно служили причиной образования озер плотинного типа;

✓ характер рельефа: трещинные излияния способствуют нивелировке рельефа; извержения центрального типа, наоборот, усиливают неровности рельефа – возникают высокие аккумулятивные конусы, образующие в некоторых случаях целые горные цепи (восточное побережье Камчатки). Извержения вулканов в Исландии приводят к таянию огромных масс льда.

Ярким свидетельством наличия процессов горообразования служат землетрясения, они показывают, что отдельные участки Земли находятся в весьма активном состоянии и испытывают перемещения.

Землетрясением называют быстрые движения земной коры, вызывающие в ней устойчивые (т. е. сохраняющиеся и после прекращения движения) изменения. Сейсмические волны, порождаемые землетрясениями, распространяются во все стороны от очага подобно звуковым волнам. Точка, в которой начинается подвижка пород, называется фокусом, очагом или гипоцентром, а точка на земной поверхности над очагом – эпицентром землетрясения. Ударные волны распространяются во все стороны от очага, по мере удаления от него их интенсивность уменьшается. Глубина очагов землетрясений (гипоцентров) обычно не превышает 40–60 км, чаще всего составляет 15–20 км. Однако в отдельных случаях (преимущественно по окраинам бассейна Тихого океана) очаги лежат гораздо глубже – до 300–700 км. На Земле в среднем каждый год бывает более 100 тыс. землетрясений, из них около 10 % ощущается людьми. Вместе с тем землетрясения распределены по Земле далеко не равномерно. Их почти не бывает в центральной части Тихого океана (кроме Гавайских островов) и на всех древних платформах материков, что говорит об отсутствии здесь процессов горообразования (Канада, Бразилия, Русская платформа, Африка, Индия, Австралия и Антарктида).

Для оценки и сравнения землетрясений используются две шкалы: одна – для измерения интенсивности, другая – для измерения магнитуды.

Интенсивность землетрясения – степень сотрясения грунта на поверхности Земли, ощущаемого в различных точках зоны воздействия землетрясения. Величина интенсивности землетрясений измеряется по 12-балльной шкале, определяется на основании оценки фактических разрушений, воздействия на предметы, здания и почву, последствий для людей и является качественной характеристикой землетрясения (табл. 5). В мире используется несколько шкал интенсивности: в США – Модифицированная шкала Меркалли (ММ), в Европе – Европейская макросейсмическая шкала (EMS), в Японии – шкала Японского метеорологического агентства («Shindo»). Широкое распространение особенно в Европе, получила шкала Медведева – Шпонхойера – Карника (MSK-64).

Таблица 5

Двенадцатибалльная шкала интенсивности землетрясений

Магнитуда землетрясения — величина, пропорциональная энергии, выделяемой в очаге землетрясения. Она определяется с помощью прибора, называемого сейсмографом. Показания прибора (амплитуда и период сейсмических волн) указывают на количество энергии упругой деформации, выделяемой в процессе землетрясения. Чем больше амплитуда волны, тем сильнее землетрясение. Существует несколько магнитуд и, соответственно, магнитудных шкал: локальная магнитуда (ML); магнитуда, определяемая по поверхностным волнам (Ms); магнитуда, определяемая по объемным волнам (mb); моментная магнитуда (Mw).

Наиболее популярной шкалой для оценки энергии землетрясений является локальная шкала магнитуд Рихтера, разработанная американским сейсмологом Чарльзом Рихтером в 1935 г., в ней используются арабские цифры. Шкала Рихтера логарифмическая и открытая, т. е. нет ни верхнего, ни нижнего предела для магнитуд. Каждое увеличение магнитуды на одно целое число соответствует 32-кратному увеличению количества выделяемой энергии. Считается, что падение крупного метеорита может иметь магнитуду, близкую к 13, но в действительности на Земле землетрясений с магнитудой более 9,5 не бывает из-за того, что горные породы не выдерживают такого выделения энергии и разрушаются (магнитуда, равная 9,5, – максимальная из зарегистрированных, Великое Чилийское землетрясение 21 мая 1960 г. соответствует энергии 10¹⁹ Дж). Нулевая магнитуда означает, что землетрясения нет, она отвечает энергии 10⁵ Дж). Магнитуда не измеряется в баллах.

По глубине расположения гипоцентра землетрясения делятся на мелко-, средне– и глубокофокусные. Если очаг расположен, например, на глубине от 0 до 60 км, землетрясение считается неглубоким; если на глубине от 60 до 300 км – землетрясение имеет среднюю глубину очага; при глубине очага от 300 до 700 км имеет место глубокофокусное землетрясение.

Рис. 18. Самые мощные землетрясения на Земле

Наиболее мощные по магнитуде (8,0–9,5) землетрясения на Земле за период наблюдений представлены на рис. 18 (землетрясение в зоне субдукции Каскадия, 1700 г.; землетрясение в центральной части Чили, провинция Вальпараисо, 1730 г.; Лиссабонское землетрясение, 1755 г.; Суматранское землетрясение, 1833 г.; Камчатское землетрясение, 1952 г.; Великое Чилийское землетрясение, 1960 г. и др.).

В XXI в. из четырех землетрясений с магнитудой более 8,5 три произошли на острове Суматра, причем землетрясение в Рождество 2004 г. не только имело магнитуду более 9, но и привело к большим человеческим жертвам в связи с огромной волной цунами. Выделяются также Соломоновы острова: таких землетрясений было также три – 1 апреля 2007 г. (8,1 магнитуды), 7 октября 2009 г. (7,8 магнитуды) и 6 февраля 2013 г. (8,0 магнитуды) (рис. 19).

Почти треть землетрясений с магнитудой более 6 баллов произошла в Индонезии и близких к этой стране районах, в Южной Америке за этот период число землетрясений было почти в 2 раза меньше. Но за весь период наблюдений южноамериканские страны, находящиеся на западе континента (Чили, Перу, Эквадор, Колумбия), намного чаще испытывали на себе последствия сильных землетрясений.

Большая часть эпицентров землетрясений сосредоточена в областях альпийской складчатости и современных геосинклиналей.

Прежде всего, надлежит выделить Тихоокеанский пояс, в котором высвобождается около 80 % сейсмической энергии Земли. Начинаясь дугой Алеутских островов, весьма активной в сейсмическом отношении, он тянется длинной полосой по западному краю Северной, Центральной и Южной Америки и через острова Южная Георгия, Южные Сандвичевы, Южные Оркнейские и Южные Шетландские.

Вторая часть Тихоокеанского пояса обрамляет океан с запада, захватывая острова Новую Зеландию, Кермадек, Тонга, Новые Гебриды, Новую Гвинею, Каролинские, Марианские, Японские, Тайвань, Филиппины, Молуккские, Зондские и полуостров Камчатку.

Такое распределение очагов землетрясений свидетельствует о наличии в земной коре и в подкоровой области наклонной поверхности разлома, вдоль которой либо материки надвигаются на океанское дно, либо подкоровое вещество перемещается от океанского дна под материк.

Менее сейсмичен Европейско-Азиатский пояс, на долю которого приходится 15 % сейсмической энергии, выделяемой Землей. Он охватывает Средиземноморский бассейн, Кавказ, Иран, Памир, Тянь-Шань, область Гималаев, горные цепи Бирмы и Китая, а в России от Тянь-Шаня идет по горным системам в Прибайкалье и бассейн Амура.

Рис. 19. Землетрясения с магнитудой более 7,0 с 2001 по 2014 г.

К второстепенным сейсмическим поясам Земли относятся:

✓ Атлантический – вдоль Атлантического подводного хребта (от островов Тристан-да-Кунья к Исландии) и далее через Ян-Майен и Шпицберген к устью Лены;

✓ Индийский, совпадающий с расположением подводных хребтов Центрального Индийского и Кергелен-Гауссберг;

✓ Восточно-Африканский – в области Восточно-Африканских грабенов: от Аденского залива через Красное море, Великие Африканские озера к устью Замбези.

Анализ распространения землетрясений показывает, что они бывают не в любых местах, а только там, где земная кора рассечена сбросами, разломами, где наибольшие контрасты рельефа, где самые высокие горы находятся по соседству с самыми глубокими океаническими впадинами, вдоль стыков разнородных геологических структур, в областях молодых и еще только зарождающихся складок, т. е. в районах интенсивных тектонических подвижек земной коры. Именно этими подвижками землетрясения и вызываются.

Географические следствия землетрясений:

✓ деформации земной поверхности (особенно сильные в рыхлых горных породах: лёсс, аллювий и др.);

✓ оползни, обвалы, оплывни и снежные лавины;

✓ цунами – особые волны на поверхности моря, порождаемые землетрясением на его дне;

✓ иногда – ускорение движения ледников и нарушение режима подземных вод (исчезают источники или меняется их дебит, свойства, появляются новые источники).

4.7. Строение дна океана

В рельефе дна океана выделяют четыре геотектуры. Три геотектуры полностью располагаются в пределах дна океана: переходная зона, ложе океана, срединно-океанические хребты; четвертая, подводная окраина материка, представляет собой часть геотектуры – материкового выступа.

Подводная окраина материков занимает 80,61 млн км², или 22,4 % общей площади Мирового океана, и состоит из трех ступеней: материковой отмели, или шельфа, материкового склона и материкового подножия (рис. 20). Шельф – продолжение сухопутных низменностей, имеет ровный рельеф, глубины в среднем 200 м (шельф Охотского моря имеет глубину 500 м, Баренцева моря – 400 м). Материковый склон сильно расчленен. Сверху вниз он спускается уступами или своеобразными террасами, а вдоль склона изрезан глубокими ложбинами или каньонами (глубина вреза достигает 2000 м). Материковое подножие снова равнинно, поскольку сложено рыхлыми наносами с материка, шельфа и склона. Подводная окраина материка имеет материковый тип земной коры и генетически представляет собой единое целое с материковым выступом.

Рис. 20. Атлантическая подводная окраина Северной Америки: шельф, материковый склон с каньонами, материковое подножие (по Г.И. Рычагову)

Типичный переход материков к океанам нарушается в поясах разломов земной коры. Здесь континенты переходят в океаны через широкие и сложные переходные полосы: несколько переходных полос расположены вдоль восточной окраины материка Евразии (от Камчатки до Зондских островов), две зоны наблюдаются у берегов Северной и Южной Америки (в Карибском море, у Южных Сандвичевых островов). Всюду находятся островные дуги, которые переходят в глубоководные океанические желоба с глубинами свыше 6000 м, обычно около 10 000 м. В некоторых местах рельеф осложняется еще подводными хребтами. Переходный характер названных областей проявляется в том, что здесь взаимопроникают океаническая и материковая земная кора. В этих полосах действительно преобразуется древняя океаническая земная кора в молодую материковую, происходит рост континентов за счет океанов. Переходная зона состоит из котловины окраинного моря, островной дуги и глубоководного желоба. Примером может служить Курильская переходная зона: котловиной окраинного моря является наиболее глубокая часть Охотского моря, островная дуга представлена Курильскими островами, рядом располагается Курильский желоб (см. рис. 14).

Современная тектоническая активность переходных областей выражается в вулканизме и сейсмичности. В настоящее время известно 35 глубоководных желобов, 28 из них – в Тихом океане (Алеутский – 7822 м, Курило-Камчатский – 10 542, Марианский – 11 022, Кермадек – 10 047, Центральноамериканский – 6662 м). В Атлантическом океане глубоководные желоба также сопровождают островные дуги: желоб Пуэрто-Рико – 8383 м и Южно-Сандвичев – 8037 м. В Индийском океане находится Яванский желоб глубиной 7450 м.

За материковым подножием или за переходной полосой следует собственно океанское дно (ложе океана), которое сложено земной корой океанического типа и соответствует в структурном отношении океанским платформам – талласократонам. Это наиболее обширная по площади из основных геотектур глубоководная часть Мирового океана, занимающая 194,81 млн км² (54 % площади). Наибольшее распространение, особенно в Тихом океане, имеют холмистые равнины, рельеф которых осложнен подводными горами и валообразными поднятиями различных размеров (океанические кряжи, цепи вулканических гор и отдельных вулканов).

Для океанского дна характерна единая планетарная система срединных океанических хребтов (георифтогеналей), представляющих собой области интенсивного современного тектогенеза, в которых идет процесс интенсивного спрединга (рис. 21).

Рис. 21. Схема рельефа дна Атлантического океана (по О.К. Леонтьеву):1 – котловины ложа океана; 2 – поднятия ложа (А – Бермудское, Б – Сеара, В – Сьерра-Леоне, Г – Риу-Гранди, Д- Китовый хребет, Е— Внешний); 3 – срединно-океанический хребет; 4 – глубоководные желоба; 5 – другие структуры; 6— разломы. Подводные окраины не заштрихованы

Система срединных океанических хребтов включает сплошное кольцо поднятий в южном полушарии на широтах от 40 до 60° ю.ш. и представляет непрерывную цепь горных хребтов, которые протягиваются по дну океанов на расстояние более чем 60 тыс. км, а общая площадь их составляет 55,18 млн км² (15,2 % площади Мирового океана). От кольца поднятий на север отходят три хребта, простирающиеся меридионально в каждом океане: Срединно-Атлантический (наибольшие его вершины образуют острова Буве, Тристан-да-Кунья, Вознесения, Сан-Паулу, Азорские), Центрально-Индийский (вершины – архипелаги островов западной половины Индийского океана), Южно-Тихоокеанский и хребет Гаккеля. Некоторые авторы причисляют к срединно-океаническим хребтам и Восточно-Тихоокеанское поднятие, но здесь типичная осевая рифтовая долина есть только на самой северной оконечности поднятия.

Срединные океанические хребты представляют собой своеобразные геологические структуры, занимающие промежуточное положение между материками и глубоководным ложе океана (общая их протяженность 60 000 км). Вдоль по оси они разбиты глубокой долиной трещинного происхождения, или рифтом, поэтому и сами хребты часто называются рифтовыми. Хребтам соответствует рифтогенный тип земной коры.

Глубоководные абиссальные равнины – днища абиссальных котловин. Одни из них имеют волнистый рельеф с амплитудой до 1000 м, другие плоские. В Атлантическом океане таких котловин 4 (Северо-Африканская, Северо-Американская, Бразильская, Ангольская), в Тихом – 5 (Северо-Восточная, Северо-Западная, Центральная, Южная и Чилийская), в Индийском – 3 (Сомалийская, Центральная и Западно-Австралийская). У берегов Антарктиды располагаются котловины Африкано-Антарктическая, Австралийско-Антарктическая и Беллинсгаузена.

В строении мегарельефа материков и океанов наблюдается антисимметрия (диссимметрия). Эту важнейшую закономерность в структуре ГО впервые установил в 1935 г. А.А. Григорьев еще до открытия срединно-океанических хребтов как глобального явления. В середине материка располагаются равнины, по периферии – высокие горы, тогда как в середине океана располагается крупнейшая система срединно-океанических хребтов, а на периферии – океанические котловины. Причем как на материках, так и в океанах преобладают поднятия меридионального простирания. В соответствии с этим и главные понижения в земной коре ориентированы в том же направлении.

Западно-восточное генеральное направление на суше свойственно поясу альпийской складчатости. В ложе МО оно проявляется в форме узких (100–200 км), прямолинейных зон разломов длиной до 3000 км, секущих поперек срединные хребты и другие меридиональные поднятия морского дна. Самой глубокой (7640 м) из таких разломов является впадина Романш в Атлантике. В Тихом океане известно более 20 подобных зон – Галапагос, Маркизские острова, острова Пасхи и др. Такое расположение горных сооружений и тектонических линий не случайно и связано с напряжениями в земном эллипсоиде, возникающими при изменении полярного и экваториального сжатия, т. е. формы Земли.