, 100.18kb.
3. Эра оледенения.
«Породы хранят свидетельства о периоде главной ледниковой эпохи, первой, существование которой твердо доказано» …»почему на Земле установилось тепловое равновесие? …» 10 .
Со времен первых оборотов осколочной материи после взрыва и до мезозоя (240 млн.лет) Земля формировалась, а затем и пребывала в режиме отрицательного температурного годового баланса, то есть всегда находилась в условиях оледенения. В заключительной стадии особенно мощное и длительное оно приходится на карбоно-пермский период, после которого 240 млн. лет тому назад началось беспрецедентное таяние глобального ледника и наступление талой вода на сушу, закончившееся величайшей трансгрессией в меловом периоде. Это особое и неповторимое явление в истории Земли.
При первоначальном эксцентриситете земной орбиты е=0,253 примерно 2/3 года Земля находилась в режиме оледенения. С учетом весны и осени на лето оставалось около 40 суток. Жаркое лето было коротким из-за быстрого прохождения Землей перигелия орбиты на большой скорости 39 км/сек, с уменьшением ее к афелию до 23 км/сек. Большей частью времени Земля находилась в режиме обмерзания, чем в золе оттаивания.
По мере того, как происходил внутренний разогрев планеты и прибавление воды, ее все новые и новые количества, испаряясь горячим летом, поднимались вверх, растекаясь по обе стороны от экватора в полярные области, где выпадали мощными потоками дождей и снега, наращивая ледяной панцирь Земли. Прибавление глобального ледника происходило сотнями миллионов лет. Однако, в относительно узкой экваториальной полосе всегда существовали условия для возникновения жизни, как только Земля «обзавелась» собственной водой в открытых бассейнах. На юной, первородной Земле, когда элементы веществ еще не были объединены связями взаимодействий, необходимые их сочетания для производства органической среды давались гораздо проще, чем сегодня.
Начало глобального таяния глобального ледника связано с уменьшением эксцентриситета земной орбиты. Холодный афелий приблизился к Солнцу настолько, что установился положительный температурный режим атмосферы (тепловое равновесие). По этой причине не состоялось ожидаемое очередное оледенение в Юрском периоде, оледенение, которого уже не могло быть. С самого начала своего образования на Земле не было смены времен года. Этот период времени в её истории отличался четким распределением температурных широтных полос параллельно экватору.
Предельно большие и предельно низкие температуры возникали, естественно, в полосе экватора и в полярных областях. Однако и на одном только экваторе температура изменялась в широких пределах +145 до 0°С. в подсолнечной точке, так как при эксцентриситете орбиты е=0,253 Земля приближалась к Солнцу до 112 млн. км и удалялась до 188 млн. км (сегодня соответственно не ближе 147 млн.км и не далее 152 млн. км) 11 .
В афелии Земля промерзала не только из-за большой удаленности от Солнца, но и из-за увеличения времени прохождения второй половины эллипса в связи с замедлением орбитальной скорости. По мере уменьшения наклонения земной орбиты сначала обозначились, а затем все более контрастными становились времена года с холодными зимами и жаркими летами, без которых Земля и не мыслится, а в памяти человечества ассоциируется с раз и навсегда заведенным вечным порядком в природе.
4. Эпохи складчатости, современное состояние.
Эпохам складчатости и горообразования присущи следующие черты 12:
Широкое развитие горообразовательных движений в геос. областях, колебательных движений на платформах;
Проявление мощного интрузивного, а затем и эффузивного магматизма;
Поднятие окраин платформ, прилегающих к эпиогеосинклинальным областям, регрессии эпиконтинентальных морей и усложнение рельефов суши;
Континентализация климатов, успокоение климатических условий, усиление зональности, расширение пустынь и появление областей континентального оледенения (в горах и у помостов).
Ухудшение условий для развития органического мира, в результате чего происходит вымирание господствующих и высокоспециализированных форм и появление новых.
Сжатие континентальной земной коры, происходящее при коллизии литосферных плит, приводит к возникновению протяженных поясов складчатых гор. Слагающие их породы либо смяты в складки двух типов (выпуклые гребневидные антиклинали и вогнутые желобообразные синклинали), либо одни блоки горных пород надвинуты на другие по системе разломов.
В центральной и южной частях Аппалачских гор в Северной Америке встречаются оба типа тектонических структур – сбросовые деформации на востоке, в геологической провинции Блу-Ридж (наиболее распространены на западе Северной Каролины), и складчатые – на западе, в геологической провинции Долин и хребтов (лучше всего эти структуры выражены на территории Пенсильвании, Западной Виргинии и на востоке Теннесси). Сжатие, обусловившее возникновение этих структур, происходило в конце палеозойской эры, ок. 250 млн. лет назад, при столкновении Африканской плиты с Северо-Американской плитой. Тектонические процессы, под воздействием которых формируются складчатые горы, называют орогеническими.
Два с половиной миллиарда лет назад древние платформы закончили свое формирование и, с тех пор, практически не менялись. К ним относятся Восточноевропейская, Сибирская, Восточно-китайская и другие.
Итак, древние платформы, подобно льдинам, дрейфовали, да и теперь дрейфуют со скоростью от 2-3 до 10 см в год, по поверхности полужидкой мантии Земли в окружении более мелких образований, сходных с ледяной шугой. В зонах столкновения платформ земная кора прогибается, сминается в складки, трескается. По трещинам, их геологи называют тектоническими разломами, поднимается расплавленная магма, и начинают действовать вулканы. Обратите внимание, вулканы обычно образуются в стороне от линии столкновения платформ, по которым располагаются главные хребты (рис. 3 и 4) 13 .
Рис. 3. Столкновение платформ и прогибание земной коры на I этапе эпохи складчатости.
Рис. 4. Возникновение гор. II этап складчатости.
Они приурочены к разломам, отделяющим нетронутую часть платформы от вовлеченной в прогибание. Так, например, расположены Эльбрус, Казбек, Арарат, Арагац, вулканы Дальнего Востока. После прогибания, в зоне столкновения платформ, формируются горные хребты.
Зоны столкновения платформ специалисты называют геосинклинальными складчатыми поясами Земли. В пределах этих поясов и происходит горообразование. Взглянем на карту книги по географии (рис. 5) 14 .
Рис. 5. Древние платформы и геосинклинальные области Евразии.
Вот, например, хорошо известный Альпийский складчатый пояс. Он проходит от Испании через Альпы, Доломиты, Карпаты, Крым, Кавказ, Памир, Гималаи, Гиндукуш, Кара-Корум. Или Урало-Монгольский пояс, он простирается от Новой Земли через Урал, Тянь-Шань, Алтай, часть Саян. Складчатые пояса разделяют либо платформы (Альпийский, Урало-Монгольский), либо материковые и океанические плиты (Тихоокеанский пояс).
Толщина земной коры в различных местах различна. Под древними платформами она составляет 15-20 километров, под горными массивами значительно больше. Горы, как айсберги, поднимаются над поверхностью Земли, но при этом их основания глубже погружаются в мантию. Под Кавказом, при средней высоте гор от 2,5 до 3,5 километров, толщина земной коры достигает 30-40 километров. Под Тянь-Шанем при высотах 5-6 километров мощность земной коры достигает 70-80 километров. А вот под океанами, где нагрузка значительно меньше, уменьшается и толща горных пород. Здесь она колеблется от 4 до 15 километров (рис. 6).
Рис. 6. Толщина земной коры под основными геологическими структурами.
Активное горообразование идет не постоянно и не на всем протяжении складчатых поясов. Периоды горообразования, их называют эпохами складчатости, проявляются на различных участках поясов в разное время. Горы в эпоху складчатости образуются в два этапа. На первом происходит столкновение платформ. Чудовищная энергия их движения I гриводит в зоне столкновения к прогибанию земной коры. Почему именно к прогибанию? Потому что породам, вытесняемым из зоны столкновения, проще преодолеть выталкивающую (архимедову) силу жидкой мантии, чем силу тяжести. По краям образующихся прогибов возникают тектонические разломы. По ним выдавливается расплавленная магма, образуя многочисленные вулканы и целые лавовые поля. Такие поля можно увидеть, например, в Армении или в Индии на плоскогорьи Декан.
Прогибание идет очень медленно по несколько сантиметров в год и продолжается тысячи и миллионы лет. Прогибы заполняются морской водой. В мелководных теплых морях активно размножаются живые организмы. Отмирая, они образуют своими скелетами и панцирями километровые толщи осадочных пород: известняков, мергелей и др. Но вот энергия сталкивающихся платформ исчерпана. Встречное движение прекращается, прекращается и прогибание земной коры. Наступает второй этап горообразования.
Под действием выталкивающей силы происходит медленное поднятие погруженных в мантию пород, смятие пластов и образование горных хребтов и межгорных впадин. Когда все силы уравновешиваются, горообразование прекращается и эпоха складчатости завершается. Район стабилизируется, превращаясь в молодую платформу 15 .
Затем, вернее одновременно, горы начинают разрушаться. Обломки пород переносятся водой к их подножью в межгорные впадины и краевые прогибы. Со временем (миллионы лет!) они могут совершенно исчезнуть под наносами, а последующие геологические процессы способны превратить их в гладкие равнины. Такие разрушенные горы прячутся, например, подстепными пространствами Крымского полуострова. Однако, жизнь складчатого пояса на этом не кончается. В его истории может наступить новый этап, способный уничтожить результаты прошедших эпох или дополнить уже существующие горы новыми, как это произошло на Кавказе, где хребты, расположенные севернее Главного Кавказского хребта, относятся к более ранней эпохе.
Возможны и другие механизмы горообразования. Например, из-за гидратации, разбухания горных пород, Заалайский хребет со скоростью около 2 сантиметров в год наступает на Алайскую долину, межгорную впадину, разделяющую Памир и Памироалай. По мере остывания Земли увеличивается толщина ее коры, а, следовательно, и объем горных пород. Земля как бы медленно разбухает, что естественно, приводит к геологическим катаклизмам. В некоторых местах континентальные плиты наезжают на океанические, в этих районах образуются глубоководные впадины и островные дуги. Так сформировался регион озера Байкал и Тихоокеанские впадины. Однако, нам для понимания сути дела достаточно рассматривать столкновения платформ. Еще раз подчеркнем, что реальные процессы в земной коре гораздо сложнее, а приведенная схема служит лишь грубой аналогией.
В пределах молодых платформ под воздействием все той же архимедовой силы могут произойти сдвиги отдельных блоков (рис. 7), что тоже приводит к образованию гор. Так, например, возник район пика Победы на Центральном Тянь-Шане.
Рис. 7. Сдвиг блоков земной коры (образование гор) в пределах молодой платформы.
Для примера приведем таблицу гор складчатых областей.
Таблица 2
Горы складчатых областей
| Эра | Эпоха складчатости | Основные формы рельефа | Тектоническое строение | Относительный возраст |
| Протерозойская | байкальская | Енисейский кряж Восточный Саян Яблоновый хребет |
глыбовое, складчато-глыбовое | Возрожденные (в неоген-четвертичное время) |
| Палеозойская | каледонская | Западный Саян | ||
| герцинская | Уральские горы Алтай |
|||
| Мезозойская | мезозойская | горы Бырранга Сихотэ-Алинь горы Северо-Восточной Сибири Верхоянский хребет хребет Черского Колымское нагорье Чукотское нагорье и др. |
||
| Кайнозойская | альпийская и тихоокеанская | Кавказские горы горы о. Сахалин горы Камчатки (Срединный хребет) горы Курильских о-вов |
складчатое | Молодые (возникшие в неоген-четвертичное время) |
Районы, где образование гор идет в наше время, находятся, в основном, в пределах Тихоокеанского пояса (кольца) на побережье вокруг Тихого океана. Не завершилось горообразование и в пределах Средиземноморского или Альпийского складчатого пояса. Продолжают развиваться Кавказ, Памир и Гималаи. Свидетельства тому последние землетрясения на севере Италии, в районе Белграда.
5. Устройство земных плит.
От поверхности Земли до ее центра приблизительно 6380 км. Это расстояние в 600 с лишним раз больше, чем глубина самой глубокой океанской впадины, высота самой высокой горы или толщина тропосферы. Получается, что та часть нашей планеты, с которой мы непосредственно соприкасаемся, ничтожно мала по сравнению с ее недоступными нам недрами. Человеческое любопытство, однако, невозможно ограничить рамками доступного. Исследуя внешние слои земной тверди, сотрясая Землю направленными взрывами и делая выводы на основе открытых законов природы, люди составили представление о внутреннем «устройстве» Земли.
Предполагается, что при приближении к ее центру возрастают температура (она составляет в центре 5000-6000 °С, как на поверхности Солнца), плотность вещества и давление внешних слоев. При столь высокой температуре все известные вещества должны были бы расплавиться. Но плавлению препятствует невероятно высокое давление. Поэтому вероятно, что Земля в разрезе имеет следующую структуру 16 .
Сверху находится твердая земная кора толщиной 3-5 км под океанами и до 80 км под материками. Различается она не только толщиной, но также составом и возрастом. Поэтому ученые выделяют два типа коры -океаническую и материковую. Ниже, до глубины около 2900 км, располагается мантия. Вещество этого слоя пребывает в не встречающемся на поверхности Земли состоянии. Оно не твердое и не жидкое, способно очень медленно перемешиваться под воздействием внутреннего жара, как манная каша на плите. В верхней части мантии лежит очень тонкий слой вещества скорее жидкого, чем твердого. Этот слой называется асте-носферой (ослабленной сферой). Под мантией скрывается земное ядро. Верхняя его часть, испытывающая несколько меньшее давление, находится в жидком состоянии, а нижняя — в твердом.
Рис. 8. Внутренне «устройство» земли.
Слои Земли различаются по своим свойствам. Самая важная для нас верхняя часть Земли – литосфера отделена от нижней тонким слоем подплавленных горных пород – астеносферой, позволяющей литосфере скользить по поверхности Земли.
Астеносфера позволяет лежащим над ней слоям скользить по поверхности планеты, и верхние слои ведут себя иначе, чем глубинные. Поэтому эти верхние слои, включающие земную кору и верхнюю часть мантии, получили особое название – литосфера (каменная оболочка) 17 .
Рис. 9. Карта движения литосферных плит.
Карта движения литосферных плит (стрелками показано направление движения литосферных плит, желтым цветом – сейсмические зоны, треугольниками – вулканы). Литосфера расколота на несколько крупных плит, которые медленно движутся по поверхности Земли. В одних местах плиты упираются друг в друга, в других – подныривают одна под другую, в третьих – разъезжаются в разные стороны 18 .
Геологические исследования с помощью современных приборов доказали, что земная кора состоит примерно из 20 малых и больших плит или платформ, постоянно изменяющих свое местонахождение на планете.
Эти странствующие тектонические плиты земной коры имеют толщину от 60 до 100 км и, как льдины, то опускаясь.
Те места, где они соприкасаются между собой (разломы, швы), и являются главными причинами землетрясений: тут земная твердь почти никогда не сохраняет спокойствие.
Однако края тектонических плит не гладко отшлифованы. На них достаточно шероховатостей и царапин, есть острые грани и трещины, ребра и исполинские выступы, которые цепляются друг другом, как зубцы застежки- молнии. Когда плиты сдвигаются, то края их остаются на месте, потому что не могут изменить свое положение. Со временем это приводит к огромным напряжениям в земной коре. В какой-то момент края не могут противостоять растущему напору: выступающие, намертво сцепившиеся участки обламываются и как бы догоняют свою плиту.
Существуют 3 вида взаимодействия литосферных плит: они либо раздвигаются, либо сталкиваются, одна надвигается на другую или одна двигается вдоль другой. Движение это не постоянно, а прерывисто, то есть происходит эпизодически из-за их взаимного трения. Каждая внезапная подвижка, каждый рывок может ознаменоваться землятресением.
Ниже астеносферы, как мы уже говорили, мантия находится в постоянном, но очень медленном движении. Часть мантии, нагретая в земных глубинах до очень высокой температуры, расширяется и стремится наверх. А на ее место опускаются остывшие верхние слои. Эти перемещения увлекают за собой и литосферу, раскалывая ее на части и заставляя образовавшиеся плиты двигаться в разных направлениях по поверхности планеты. Они происходят крайне медленно, со скоростью несколько сантиметров в год. Но ученые научились замечать ничтожные изменения и по ним угадывать прошлое Земли и даже предсказывать ее будущее.
Еще в начале XX в. немецкий геофизик Альфред Вегенер, изучая карту мира, заметил, что формы некоторых материков напоминают части разобранной мозаики. Например, восточный выступ Южной Америки вставился бы в тот прогиб Африки, где сейчас находится Гвинейский залив. Так появилось предположение, что материки эти составляли некогда единое целое. А в настоящий момент Америка и Африка разъезжаются в стороны, увеличивая Атлантический океан 19 .
Однако земная кора не резиновая и не может растягиваться, заполняя собой океан. Восполнение недостатка материала происходит посредине Атлантического океана. Здесь вещество из земных глубин поднимается к поверхности, застывает и образует новую океаническую земную кору. Если в одних местах планеты земная кора образуется, то в других она должна исчезать. Иначе Земле пришлось бы непрерывно увеличиваться, чего не происходит.
Рис. 10 Строение вулкана
Там, где литосферные плиты упираются друг в друга, земная кора выдавливается вверх, образуя горы. Так возникли, например, Гималаи. Здесь Индо-Австралийская плита упирается в Евразийскую, и на границе полуострова Индостан появилась высочайшая горная система мира. Более того, Гималаи продолжают расти, так как движение литосферных плит пока не изменилось 20 .
Сталкиваясь, плиты могут вести себя и по-другому: одна плита подныривает под другую. Тогда вместо гор образуются глубокие разломы земной поверхности. Это происходит у берегов Тихого океана, где расположен ряд глубочайших океанических впадин 21 .
Вырывающиеся из-под земли газы создают канал – его называют жерлом вулкана – и выбрасывают куски пород высоко вверх. Падая на землю, эти камни насыпают аккуратную гору – конус вулкана.
6. Вулканы.
Как утверждают ученые, именно с помощью вулканов происходило образование земной коры, воздуха и воды. А значит, вулканы играли важнейшую роль в зарождении жизни на Земле.
В настоящее время большинством исследователей принята развивавшаяся Г.С.Горшковым точка зрения о мантийном питании вулканов 22 . Этот вывод базируется, с одной стороны, на эффекте экранирования сейсмических волн магматическими очагами, а с другой на результатах петрохимических, петрологических, геохимических исследований и, в частности, на соотношении изотопов стронция и неодима в вулканических породах.
Вулканы, по образному выражению знаменитого немецкого естествоиспытателя Александра Гумбольдта «предохранительные клапаны Земли», являются поверхностным отражением глубинных процессов, происходивших и происходящих в мантии Земли. Поскольку прямое изучение глубоких горизонтов земной коры и верхней мантии сейчас и в ближайшем обозримом будущем невозможно, вулканы остаются пока одним из основных источников информации о глубинах Земли.
Эта информация собирается главным образом при анализе вулканических пород, но она может быть существенно дополнена за счет установления закономерностей пространственного размещения вулканов.
“Вулканизм – это явление, благодаря которому в течение геологической истории сформировались внешние оболочки Земли – кора, гидросфера и атмосфера, т. е. среда обитания живых организмов – биосфера” 23 .
Такое мнение выражает большинство вулканологов, однако это далеко не единственное представление о развитии географической оболочки.
Вулканизм охватывает все явления связанные с извержением магмы на поверхность. Когда магма находится в глубине земной коры под большим давлением, все ее газовые компоненты остаются в растворенном состоянии. По мере продвижения магмы к поверхности давление уменьшается, газы начинают выделяться, в результате изливающаяся на поверхность магма существенно отличается от изначальной. Чтобы подчеркнуть это отличие, магму излившуюся на поверхность, называют лавой. Процесс извержения называется эруптивной деятельностью.
Извержения вулканов протекают неодинаково, в зависимости от состава продуктов извержения. В одних случаях извержения протекают спокойно, газы выделяются без крупных взрывов и жидкая лава свободно изливается на поверхность. В других случаях извержения бывают очень бурные, сопровождаются мощными газовыми взрывами и выжиманием или излиянием относительно вязкой лавы. Извержения некоторых вулканов заключаются только в грандиозных газовых взрывах, вследствие чего образуются колоссальные тучи газа и паров воды, насыщенных лавой,поднимающиеся на огромную высоту.
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 350 км, 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.
В местах извержения возникают лавовые покровы, потоки, вулканы-горы, сложенные лавами и их распыленными частицами – пирокластами.
Эффузивный магматизм или вулканизм – это излияние на поверхность Земли лавы, выход газов или выброс обломочного материала взрывом газов.
В зависимости от количества газов, их состава и температуры происходит:
А) изменение лавы – эффузия (медленное выделение газов, Т°С — высокая);
Б) взрывное извержение – эксплозия (быстрое выделение газов, вскипание, Т°С — высокая);
В) медленное вскипание магмы – экструзия (вязкая магма, Т°С — высокая).
Различают жидкие, твердые и газообразные продукты извержения вулканов 24 .
1) Газообразные (летучие): водяной пар, диоксид углерода (CO2), оксид углерода (CO), азот (N2), диоксид серы (SO2), оксид серы (SO), газообразная сера (S2), водород (H2), аммиак (NH3), хлористый водород (HCl), фтористый водород (HF), сероводород (H2S), метан (CH4), борная кислота (H3BO3), хлор (Cl), аргон (Ar), преобразованные H2O и СО2. Также присутствуют хлориды щелочных металлов и железа. Состав газов и их концентрация зависят от температуры и от типа земной коры, поэтому они могут меняться в пределах одного вулкана.
2) Жидкие вулканические продукты представляют собой лаву, вышедшую на поверхность.
Шаг за шагом:
1. Откроем геохронологическую таблицу на с. 66-67. Читая таблицу снизу вверх, проследим, какие эры сменяли друг друга в ходе развития Земли, какова их продолжительность. На какие периоды разделена каждая эра? В какой эре живём мы?
Эры: Архей (4000-2500 млн. лет); Протерозой (2500-555 млн. лет); Палеозой (555-251 млн. лет) – периоды: Кембрий, Ордовик, Силур, Девон, Карбон, Пермь; Мезозой (251-65 млн. лет) – периоды: Триас, Юра, Мел; Кайнозой (65 млн. лет — по сей день) – периоды: Палеоген, Неоген, Четвертичный. Мы живем в Кайнозойской эре.
2. Изучим третью и четвёртую колонки таблицы. Отметим, какие крупные геологические события повторялись в истории развития земной коры неоднократно. Можете ли вы установить закономерность в последовательности этих событий?
Анализ 3 и 4 колонки позволяет нам сделать вывод, что геологическое прошлое связано с периодами активного горообразования (вулканизм и землетрясения), которые сменяются относительно стабильными периодами осадконакопления и формирования равнин. Каждый из периодов горообразования носит свое название, это такие складчатости: Байкальская, Каледонская, Герцинская, Киммерийская и Альпийская.
3. Познакомимся с пятой колонкой таблицы. Какие сведения в ней содержатся?
В пятой колонки содержится эволюция живой и неживой природы;
4. Откроем карту геологического строения в атласе и карту тектонического строения на с. 250-251 Приложения. Сравним эти карты с геохронологической таблицей. Какие цвета использованы в легендах карт и почему?
В геологической и тектонической картах использованы схожие цвета. В этих картах цвет означает время возникновения литосферных плит и горных пород. Так, наиболее древние образования (архей и протерозой) обозначаются красными цветами (при этом бледные оттенки означают древние платформы, а яркие щиты); палеозой обозначается коричневыми цветами, мезозой зелеными, кайнозой желтыми.
5. В качестве примера рассмотрим Уральские горы на геологической и тектонической картах. Обратите внимание, что слои пород образуют узкие полосы (признак складчатого залегания). Чем дальше от оси Уральских гор, тем моложе породы. На тектонической карте Урал выделен контуром одного цвета (какого?). Что обозначает этот цвет? Проверьте себя по геохронологической таблице.
Уральские горы обозначены коричневым цветом – это Герцинская складчатость, которая формировалась в позднем палеозое.
1. Что такое эпоха складчатости? Какие эпохи складчатости вы знаете? Каким геологическим эрам они соответствуют?
Эпоха складчатости – эпоха повышенной тектоно-магматической активности, представляющая группы сближенных во времени фаз складчатости и обнаруживающая относительную одновременность в планетарном масштабе. Каждый из периодов горообразования носит свое название, это такие складчатости: Байкальская (Архейская и Протерозойская эры), Каледонская (Палеозойская эра), Герцинская (Палеозойская эра), Киммерийская (Мезозойская эра) и Альпийская (Кайнозойская эра).
2. Выберите верный ответ. Самая древняя геологическая эра: а) палеозойская; б) кайнозойская; в) архейская.
3. Что можно узнать по геохронологической таблице?
Геохронологическая таблица содержит в себе информацию о геологических эрах, периодах, их продолжительности, складчатостях и времени их образования, изменения в облике Земли, эволюции живой и неживой природы, полезных ископаемых.
4. Выделите форму рельефа, для которой формирование тектонических структур земной коры произошло в байкальскую эпоху складчатости: а) Тиманский кряж; б) Алданское нагорье; в) плато Путорана; г) Корякское нагорье.
5. Выделите форму рельефа, для которой формирование тектонических структур земной коры произошло в герцинскую эпоху складчатости: а) Срединный хребет полуострова Камчатка; б) Восточный Саян; в) Енисейский кряж.
6. По карте на с. 250-251 Приложения определите возраст участков с наиболее древними тектоническими структурами на территории России. Где они расположены?
Наиболее древние участки земной коры, образовались в Архее и Протерозое: Восточно-Европейская равнина, Балтийский щит, Среднесибирское плоскогорье, Алданский и Анабарский щит, Енисейский и Тиманский кряж.
7. По карте на с. 250-251 Приложения определите, в какую эпоху складчатости возникли тектонические структуры Кавказских гор, гор Камчатки и Сахалина. Какие полезные ископаемые здесь залегают?
Кавказские горы, горы Камчатки и Сахалина возникли в Альпийскую складчатость (Kz), на их территории залегают такие полезные ископаемые: каменный уголь, сера, вольфрамовые, медные и молибденовые руды, марганец.
Орогеническому этапу отвечает понятие о складчатости (диастрофизме, тектогенезе). Термин «складчатость» не совсем удачен, поскольку собственно образование складок здесь процесс второстепенный, лишь следствие усиления всех эндогенных процессов — магматической деятельности, воздымания территории и формирования на последнем этапе горных систем.
Складчатость (диастрофизм) приводит к значительной перестройке тектонического плана участка земной коры: геосинклинальный режим заканчивается, то есть происходит «замыкание» геосинклинали, опускание сменяется подъемом, активизируются магматические процессы и на месте прогиба возникает складчатая (орогенная) зона, или, попросту говоря, молодые, высокогорные хребты. В дальнейшем, по мере того как тектоническая активность уменьшается, начинают преобладать экзогенные процессы, которые постепенно разрушают горы, сглаживают их, и область превращается в платформу. Платформенный этап начинается с формирования чехла над сглаженным метаморфизованным, дислоцированным основанием — фундаментом.
В истории Земли выделяется целый ряд эпох складчатости, то есть таких периодов времени (относительно коротких по сравнению с предшествующим прогибанием и последующим спокойным развитием), когда наблюдается планетарное усиление тектонической деятельности и замыкаются геосинклинальные области в самых разных регионах земного шара.
В докембрии было несколько эпох складчатости, названия которых различаются у разных авторов. В нашей стране за эталон тектонического развития в докембрийское время принят регион Карелии и Кольского полуострова. Там проявились следующие эпохи складчатости: саамская (кольская) — завершилась в конце раннего архея; беломорская — конец позднего архея; карельская — закончилась в конце раннего протерозоя (раннекарельская фаза проявилась перед ятулием, позднекарельская — перед вепсием). Во второй половине протерозоя (в рифее и венде) произошла байкальская складчатость. В других регионах земного шара проявлялись эпохи складчатости, не всегда совпадающие с вышеназванными и имеющие свои названия (см. главу 6). Главным результатом докембрийских диастрофических циклов является образование крупных участков континентальной коры — древних платформ (Восточно-Европейской, Сибирской и других — см. выше), которые являются как бы «ядрами» современных материков. Древними принято называть платформы докембрийским фундаментом. В фанерозое проявились четыре крупнейшие эпохи складчатости (тектогенеза, диастрофизма): каледонская (замыкание геосинклиналей в конце силурийского периода), герцинская, или варисская (замыкание в каменноугольном — пермском периодах), мезозойская, или киммерийская (замыкание в конце мелового периода), альпийская, или кайнозойская (началась с палеогена и не завершилась до настоящего времени). Эти крупнейшие эпохи тектогенеза разделяются на более мелкие фазы, которые также имеют собственные названия (рис. 80).
Рис. 80. Основные геотектонические этапы фанерозоя и схема движений земной коры. Составил А.И.Родыгин, с изменениями авторов
В байкальскую эпоху сформировались, например, складчатые сооружения Прибайкалья и Забайкалья, Тимана, фундамент Печорской плиты, горы Аделаида в Австралии; в каледонскую эпоху — складчатые системы Алтае-Саянской области, внешняя дуга Казахского нагорья, Северный Тянь-Шань, каледониды Норвегии, Шотландии, Уэльса, островов Канадского Арктического архипелага; в герцинскую эпоху — Урал, Тянь-Шань, Аппалачи, Большой Водораздельный хребет и др.; в мезозойскую эпоху — горные сооружения по берегам Тихого океана (Кордильеры, горы Северо-Востока Азии), в альпийскую эпоху — горные системы Средиземноморского пояса (Альпы, Кавказ, Гималаи и др.).
Принцип тектонического районирования основан на идее направленного развития земной коры от океанического типа через промежуточный к коре материкового типа. Геосинклинальные пояса закладываются преимущественно на океанической коре; современные геосинклинальные области (первый этап развития геосинклинали) формируют кору переходного типа (окраинные моря с цепочками островов вроде Карибского или Зондского архипелагов). Заключительные этапы развития геосинклинали, после ее инверсии, орогенеза и образования складчатой области, наращивают континентальную кору. Таким образом, геосинклинальный процесс — это процесс образования земной коры материкового типа. Один и тот же участок земной коры последовательно проходит геосинклинальный, орогенный и платформенный этапы своего развития.
Время замыкания геосинклинальных областей (поднятие, орогенез или инверсия], то есть время перехода геосинклинального режима в орогенный, как уже отмечалось выше, является наиболее коротким по сравнению с предыдущим периодом прогибания и накопления осадков, а также с последующим временем медленного разрушения складчатых сооружений и формирования платформенного чехла. Поэтому оно и принимается за возраст складчатой области, закрашиваемой на тектонических картах определенным цветом, отличающимся от цвета систем в стратиграфической шкале (см. схему I, цв. вкл.). Цвет на тектонических картах фиксирует время проявле-
23Г
Ьия цикла или фазы тектогенеза (складчатости, диастрофизма), во время которого произошло замыкание (инверсия) соответствующей геосинклинальной области или пояса.
Н.С.Шатский (1952) отмечал, что с течением времени площади, занятые геосинклинальными поясами, сокращаются, а платформами — увеличиваются. Так, к началу фанерозоя существовало 10 древних платформ (см. схему I, цв. вкл.); после байкальского и каледонского тектогенеза существенно увеличилась площадь, например, ближайших к Западной Сибири Восточно-Европейской и Сибирской платформ; после герцинского и мезозойского тектогенеза обе эти платформы соединились благодаря формированию вначале складчатого сооружения Урала, а затем молодой Западно-Сибирской плиты. Однонаправленный ли это процесс и что будет, когда все геосинклинали замкнутся и превратятся в складчатые области и далее в платформы? Точного ответа на эти вопрос сы не имеется, однако картина развития тектонических процессов более сложная. Ход их инициируется конвекционными потоками в жидком внешнем ядре и мантии Земли. Он будет поддерживаться, пока существуют эти потоки и пока недра Земли достаточно разогреты. { Дж.Геттон, основатель школы плутонистов, еще 200 лет назад писал о круговороте вещества земной коры. Горные породы разрушаются экзогенными процессами, рыхлые отложения сносятся в пониженные участки, где накапливаются, литифицируются, воздымаются под действием эндогенных процессов, и вновь идет их разрушение. Круговорот может быть более широким, если породы подвергаются метаморфизму или переплавлению, а после этого вновь попадают на земную поверхность. Этот круговорот может остановить только полное нивелирование, или пенеплениза-цт, земной поверхности, при которой становится невозможным перенос рыхлых осадков по лате-рали под действием силы тяжести. Однако процесс пенепленизации может возобладать лишь при полном прекращении эндогенных процессов, что может случиться после окончательного остывания недр Земли.
Альпийская складчатость — эпоха в истории образования земной коры. В эту эру образовались самая высокая горная система мира — Гималаи. Чем характеризуется эпоха? Какие ещё горы альпийской складчатости существуют?
Складчатости земной коры
В геологии слово «складка» недалеко отходит от своего первичного значения. Оно обозначает участок земной коры, в котором порода «смялась». Обычно порода залегает горизонтальными слоями. Под действием внутренних процессов Земли её положение может изменяться. Она прогибается или сдавливается, накладываясь на соседние участки. Это явление и называется складчатостью.
Образование складчатостей происходит неравномерно. Периоды их появления и развития названы в соответствии с геологическими эпохами. Самой древней является архейская. Она закончила формироваться ещё 1,6 миллиарда лет назад. С того времени многочисленные внешние процессы планеты превратили её в равнины.
После архейской существовали байкальская, каледонская, герцинская, мезозойская складчатость. Самой последней является альпийская эпоха складчатости. В истории формирования земной коры она занимает последние 60 миллионов лет. Название эпохи впервые озвучил французский геолог Марсель Бертран в 1886 году.
Альпийская складчатость: характеристика периода
Эпоху условно можно разделить на два периода. В первом в земной поверхности активно появлялись прогибы. Постепенно они заполнялись лавой и осадочными отложениями. Поднятия коры были небольшими и очень локальными. Второй этап происходил интенсивнее. Различные геодинамические процессы способствовали образованию гор.
Альпийская складчатость сформировала большую часть крупнейших современных горных систем, которые входят в Средиземноморский и Тихоокеанское вулканическое кольцо. Таким образом, складчатость образует две большие области с горными хребтами и вулканами. Они входят в состав самых молодых гор планеты и отличаются климатическими зонами, а также высотами.
Эпоха ещё не завершилась, а горы продолжают образовываться и сейчас. Об этом свидетельствует сейсмическая и вулканическая активность в различных регионах Земли. Складчатая область не сплошная. Хребты часто прерываются впадинами (например, Ферганская впадина), в некоторых из них образовались моря (Черное, Каспийское, Средиземное).
Средиземноморский пояс
Горные системы альпийской складчатости, которые принадлежат к альпийско-гималайскому поясу, протянулись в широтном направлении. Они практически полностью пересекают Евразию. Начинаются в Северной Африке, проходят через Средиземное, Черное и Каспийское моря, тянется через Гималаи до островов Индокитая и Индонезии.
Горы альпийской складчатости включают Апеннины, Динары, Карпаты, Альпы, Балканы, Атлас, Кавказ, Бирму, Гималаи, Памир и т. д. Все они отличаются своим обликом и высотой. Например, — средневысокие, имеют плавные очертания. Они покрыты лесами, альпийской и субальпийской растительностью. Крымские горы, в отличие от них, более крутые и скалистые. Их покрывает более скупая степная и лесостепная растительность.
Самая высокая горная система — Гималаи. Они находятся в пределах 7 стран, включая Тибет. Горы растянулись на 2 400 километров в длину, а их средние высоты достигают 6 километров. Наивысшей точкой является гора Эверест с высотой 8848 километров.
Тихоокеанское огненное кольцо
Альпийская складчатость связана и с формированием Оно включает и впадины, которые к ним прилегают. Расположено вулканическое кольцо по периметру Тихого океана.
Оно охватывает Камчатку, Курильские и Японские острова, Филиппины, Антарктиду, Новую Зеландию и Новую Гвинею на западном побережье. На восточном побережье океана в него входят Анды, Кордильеры, Алеутские острова и архипелаг Огненная Земля.
Название «огненное кольцо» эта область заслужила благодаря тому, что здесь находится большинство вулканов планеты. Приблизительно 330 из них действующие. Кроме извержений, в пределах Тихоокеанского пояса происходит наибольшее количество землетрясений.
Частью кольца является самая длинная горная система планеты — Кордильеры. Они пересекают 10 стран, входящих в Северную и Южную Америку. Протяженность горной цепи составляет 18 тысяч километров.
Период фазы складчатости — это период максимально интенсивного проявления внутренних сил в геосинклинали. В это же время активизируются и все другие формы проявления эндогенных процессов: магматическая деятельность, землетрясения и др.
В результате проявления фаз складчатости структура данного участка земной коры резко меняется. Участок, где происходит складчатость, обычно испытывает поднятие; если здесь было море, то оно отступает и образуется суша, на которой начинают действовать процессы денудации. Замки вновь образованных складок обычно срезаются денудацией. При последующих опусканиях морские осадки ложатся в этом месте на размытую поверхность складчатых пластов. Следовательно, пласты, смятые в складки, соприкасаются с вновь отложившимися горизонтальными пластами под определенным углом. Такое расположение пород носит название углового несогласия.
Байкальская. Делится на две фазы: ранняя (в середине R) и более распространённая поздняя (рубеж R-V). Сооружения этой эпохи очень похожи на древние платформы. Различие лишь в том, что нижний ярус на один миллиард лет моложе (включает в себя рифейские отложения). Типичные районы развития геосинклинальных образований, сформировавшихся в результате Байкальской складчатости (байкалид), — складчатые системы Енисейского кряжа и Байкальской горной области. Орогенные формации в указанных районах — разновозрастные (более ранние на Енисейском кряже) и слабо дифференцированные. Специфическими особенностями областей Байкальской складчатостью в их тектонотипе являются длительность формирования, соответствующая практически всему позднему протерозою, преимущественно осадочный состав мощных накоплений неглубокого моря, угнетённость эвгеосинклинальных зон и ограниченность гранитообразования, уступающая по масштабам подобному процессу в эпоху каледонской складчатости. Байкалиды образуют древние ядра многих палеозойских складчатых систем: Урала, Таймыра, Центрального Казахстана, Северного Тянь-Шаня, значительные пространства фундамента Западносибирской плиты и др.
Салаирская. Проявилась также в виде двух фаз: более распространённая ранняя (Є1-2) и поздняя (O2).
Каледонская. Завершилась к концу S. Делится на несколько фаз. Распространены весьма широко. Каледонская тектономагматическая эпоха характеризовалась не только усилением магматизма, но и привела к подъему над уровнем моря и объединению северных материков в новый, подобный южной Гондване суперматерик – Лавразию. Последний отделялся от Гондваны крупным океаном Тетис [эпоха регрессии]. В результате тектонической и магматической активности, сближения и столкновения континентов в каледонскую эпоху были сформированы высочайшие и протяженные горно-складчатые сооружения. В западном полушарии это Аппалачи, а в Центральной Азии – горные массивы Центрального Казахстана, Алтай, Западный и Восточный Саяны, горы Монголии, а также ныне сглаженные и разрушенные горные сооружения Восточной Австралии, острова Тасмании и Антарктиды.
Герцинская. Завершилась к концу палеозоя. Расположенный между Гондваной и Лавруссия океан Тетис прекратил свое существование. Тогда эти гигантские материки объединились и на планете возник один материк, который. На планете в это время существовал также один океан. Это был гигантский древний Тихий океан или Панталаса. Сближение и столкновение литосферных плит и блоков земной коры привели к возникновению крупных горных сооружений, которые по имени эпохи носят название герцинских горных сооружений. Таковыми являются Тибет, Гиндукуш, Каракорум, Тянь-Шань, Горный и Рудный Алтай, Куньлунь, Урал, горные системы Центральной и Северной Европы, Южной и Северной Америки (Аппалачи, Кордильеры), северо-запада Африки и Восточной Австралии. В результате консолидации устойчивых участков, составляющих литосферные плиты, возникли эпигерцинские плиты или молодые платформы. К их числу относятся часть Западно-Европейской платформы, Скифская, Туранская и Западно-Сибирская плиты и др.
Мезозойская. Завершилась к концу палеозоя. Верхний ярус представленглыбовыми кайнозойскими образованиями.
Альпийская. Завершилась в палеогене. Один из районов типичного проявления Альпийской складчатости — Альпы, в Европе — Пиренеи, Андалусские горы, Апеннины, Карпаты, Динарские горы, Балканы; в Северной Африке — горы Атлас; в Азии — Кавказ, Понтийские горы и Тавр, Туркмено-Хорасанские горы, Эльбурс и Загрос, Сулеймановы горы, Гималаи, складчатые цепи Бирмы, Индонезии, Камчатки, Японских и Филиппинских островов; в Северной Америке — складчатые хребты Тихоокеанского побережья Аляски и Калифорнии; в Южной Америке — Анды; архипелаги, обрамляющие Австралию с востока, в т.ч. острова Новая Гвинея и Новая Зеландия. Альпийская складчатость проявилась не только в пределах геосинклинальных областей в виде эпигеосинклинальных складчатых сооружений, но местами затронула и соседние платформы — Юрские горы и часть Пиренейского полуострова (Иберийские цепи) в Западной Европе, южная часть гор Атлас в Северной Африке, Таджикскую депрессию и юго-западной отроги Гиссарского хребта в Средней Азии, Восточных Скалистых гор в Северной Америке, Патагонские Анды в Южной Америке, Антарктический полуостров в Антарктиде и др.
Говоря о субдукционных процессах, следует сказать о судьбе осадков, которые перекрывают океаническую литосферу. Край плиты, под которую субдуцирует океаническая, подрезает осадки, скопившиеся на ней, как нож бульдозера, деформирует эти отложения и приращивает их к континентальной плите в виде аккреционного клина . Вместе с тем какая-то часть осадочных отложений погружается вместе с плитой в глубины мантии.
Также следует упомянуть о столкновении, или коллизии , двух континентальных плит, которые в силу относительной легкости слагающего их материала не могут погрузиться друг под друга, а сталкиваются, образуя горно-складчатый пояс с очень сложным внутренним строением. Так, например, возникли Гималайские горы, когда 50 млн лет назад Индостанская плита столкнулась с Азиатской. Так сформировался Альпийский горно-складчатый пояс при коллизии Африкано-Аравийской и Евразийской континентальных плит.
