Тектонические движения земной коры. Основные структурные зоны земной коры геосинклинали и платформы, их характеристика.

Формы и размеры Земли. Внутреннее строение Земли. Физико-химические особенности слоев Земли. Земной магнетизм и его значение. Элементы земного магнетизма.

Первые представления о формах и размерах Земли появились в глубокой древности. Античные мыслители (Пифагор – V в. до н.э., Аристотель – III в. до н.э. и др.) высказывали мысль, что наша планета имеет шарообразную форму.

Земля несимметрична по отношению к экватору: южный полюс расположен ближе к экватору, чем северный. Земля является не двухосным, а трехосным эллипсоидом.

В настоящее время за фигуру Земли при расчетах принимается эллипсоид Красовского. По этим данным экваториальный радиус Земли равен 6 378,245 км, полярный радиус – 6 356,863 км, полярное сжатие – 1/298,25. Объем Земли составляет 1,083·10¹² км³, а масса – 6·10²⁷г. Ускорение силы тяжести на полюсе 983, на экваторе 978 см/с². Площадь поверхности Земли около 510 млн. км², из которых 70,8% -- Мировой океан и 29,2% – суша. В распределении океанов и материков наблюдается асимметрия. В Северном полушарии это соотношение составляет 61 и 39%, в Южном – 81 и 19%.

ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ. Особенности слоев Земли.    

Земля, так же, как и многие другие планеты, имеет слоистое внутреннее строение. Наша планета состоит из трех основных слоев. Внутренний слой – это ядро, наружный – земная кора, а между ними размещена мантия.

Ядро представляет собой центральную часть Земли и расположено на глубине 3000-6000 км. Радиус ядра составляет 3500 км. По мнению ученых, ядро состоит из двух частей: внешней – вероятно, жидкой, и внутренней - твердой. Температура ядра составляет около 5000 градусов. Современные представления о ядре нашей планеты получены в ходе длительных исследований и анализа полученных данных. Так, доказано, что в ядре планеты содержание железа достигает 35%, что обусловливает его характерные сейсмические свойства. Внешняя часть ядра представлена вращающимися потоками никеля и железа, которые хорошо проводят электрический ток.

 Происхождение магнитного поля Земли связано именно с этой частью ядра, так как глобальное магнитное поле создается электрическими токами, протекающими в жидком веществе внешнего ядра. Из-за очень высокой температуры внешнее ядро оказывает значительное влияние на соприкасающиеся с ним участки мантии. В некоторых местах возникают громадные тепломассопотоки, направленные к поверхности Земли. Внутреннее ядро Земли твердое, также имеет высокую температуру. Ученые полагают, что такое состояние внутренней части ядра обеспечивается очень высоким давлением в центре Земли, достигающим 3 млн. атмосфер. При увеличении расстояния от поверхности Земли повышается сжатие веществ, при этом многие из которых переходят в металлическое состояние.

Промежуточный слой – мантия – покрывает ядро. Мантия занимает около 80% объема нашей планеты, это самая большая часть Земли. Мантия расположена кверху от ядра, но не достигает поверхности Земли, снаружи она соприкасается с земной корой. В основном, вещество мантии находится в твердом состоянии, кроме верхнего вязкого слоя толщиной примерно 80 км. Это астеносфера, в переводе с греческого языка означает «слабый шар». По мнению ученых, вещество мантии непрерывно движется. При увеличении расстояния от земной коры в сторону ядра происходит переход вещества мантии в более плотное состояние.

Снаружи мантию покрывает земная кора – внешняя прочная оболочка. Ее толщина варьирует от нескольких километров под океанами до нескольких десятков километров в горных массивах. На долю земной коры приходится всего 0,5% общей массы нашей планеты. В состав коры входят оксиды кремния, железа, алюминия, щелочных металлов. Континентальная земная кора делится на три слоя: осадочный, гранитный и базальтовый. Океаническая земная кора состоит из осадочного и базальтового слоев.

Литосферу Земли формирует земная кора вместе с верхним слоем мантии. Литосфера слагается из тектонических литосферных плит, которые как будто «скользят» по астеносфере со скоростью от 20 до 75 мм в год. Двигающиеся друг относительно друга литосферные плиты различны по величине, а кинематику передвижения определяет тектоника плит.

ЗЕМНОЙ МАГНЕТИЗМ, ЕГО ЗНАЧЕНИЕ. ЭЛЕМЕНТЫ ЗЕМНОГО МАГНЕТИЗМА.

Земля представляет собой огромный магнит, имеющий северный NM и южный SM полюса. Причем магнитные полюса не только не совпадают с истинными или географическими, но и, как показывают наблюдения, их место с течением времени меняется.

Сила, с которой магнитное поле Земли действует на единицу магнитной массы, помещенную в данное поле, называется напряженностью магнитного поля и характеризуется вектором, направленным в любой точке земного магнитного поля по касательным к силовым линиям.

Силу земного магнетизма, действующую в любой точке, в общем случае можно разложить на две составляющие — горизонтальную и вертикальную.

Все элементы земного магнетизма с течением времени изменяются, поэтому карты приводят к определенному году и на них указывают годовые изменения элементов земного магнетизма.

Магнитное склонение в судовождении имеет наибольшее значение, так как его приходится принимать в расчет для определения истинных направлений в море при пользовании магнитным компасом.

Действие магнитного компаса основано на использовании магнитного поля Земли, и магнитная стрелка компаса, установленная на вертикальной оси, практически имеет одну степень свободы вокруг этой оси, и устанавливается по направлению горизонтальной составляющей земного магнетизма. Значение этой составляющей определяется выражением Н = Т cos 0 (см. рис. 12), и оно характеризует величину силы, которая удерживает стрелку компаса в плоскости магнитного меридиана.

Тектонические движения земной коры. Основные структурные зоны земной коры геосинклинали и платформы, их характеристика.

Тектоническими называют движения земной коры, связанные с внутренними силами в земной коре и мантии Земли.Отрасль геологии, которая изучает эти движения, а также современное строение и развитие структурных элементов земной коры называетсятектоникой.

Крупнейшими структурными элементами земной коры являются платформы, геосинклинали и океанические плиты.

Платформы – огромные относительно неподвижные, устойчивые участки земной коры. Для платформ характерно двухъярусное строение.Нижний, более древний ярус (кристаллический фундамент) сложен осадочными породами, смятыми в складки, либо магматическими породами, подвергнутыми метаморфизму. Верхний ярус (платформенный чехол) почти целиком состоит из горизонтально залегающих осадочных горных пород.

Классическими примерами платформенных областей являются Восточно-Европейская (Русская) платформа, Западно-Сибирская, Туранская и Сибирская, занимающие огромные пространства. В мире известны также Северо-Африканская, Индийская и другие платформы.

Мощность верхнего яруса платформ достигает 1,5-2,0 км и более. Участок земной коры, где верний ярус отсутствует и кристаллический фундамент выходит непосредственно на наружную поверхность, называют щитами (Балтийский, Воронежский, Украинский и др.).

В пределах платформ тектонические движения выражаются в виде медленных вертикальныз колебательных движений земной коры. Слабо развиты или совсем отсутствуют вулканизм и сейсмические движения (землятресения). Рельеф платформ имеет тесную связь с глубинным строением земной коры и выражен главным образом в виде обширных равнин (низменностей).

Геосинклинали – наиболее подвижные, линейно вытянутые участки земной коры, обрамляющие платформы. На ранних стадиях своего развития они характеризуются интенсивными погружениями, а на заключительных – импульсивными поднятиями.

Геосинклинальные области – это Альпы, Карпаты, Крым, Кавказ, Памир, Гималаи, полоса Тихоокеанского побережья и другие горно-складчатые сооружения. Для всех этих областей характерны активные тектонические движения, высокая сейсмичность и вулканизм. В этих же областях активно развиваются мощные магматические процессы с образованием эффузивных лавовых покровов и потоков и интрузивных тел (штоков и др.). В Северной Евразии наиболее подвижным и сейсмически активным регионом является Курило-Камчатская зона.

Океанические плиты – крупнейшие тектонические структуры земной коры, составляют основу дна океанов.В отличие от континентов океанические плиты изучены недостаточно, что связано со значительными трудностями получения геологической информации об их строении и составе вещества.

Различают следующие главнейшие тектонические движения земной коры:

- колебательные;

- складчатые;

- разрывные.

Колебательные тектонические движения проявляются в виде медленных неравномерных поднятий и опусканий отдельных участков земной коры. Колебательный характер их движения заключается в изменении его знака: поднятие в одни геологические эпохи сменяется опусканием в другие. Тектонические движения этого типа происходят непрерывно и повсеместно. На земной поверхности нет тектонически неподвижных участков земной коры – одни поднимаются, другие опускаются.

По времени их проявления колебательные движения подразделяются на современные (последние 5-7 тыс.лет), новейшие (неоген и четвертичный период) и движения прошлых геологических периодов.

Современные колебательные движения изучают на специальных полигонах с помощью повторных геодезических наблюдений методом высокоточного нивелирования. О более древних колебательных движениях судят по чередованию морских и континентальных отложений и ряду других признаков.

Скорость поднятия или опускания отдельных участков земной коры варьируется в широких пределах и может достигать 10-20 мм в год и более. Например, южное побережье Северного моря в Голландии опускается на 5-7 мм в год. От вторжения моря на сушу (трансгрессии) Голландию спасают дамбы высотой до 15 м, которые постоянно надстраиваются. В тоже время на близко расположенных участках в Северной Швеции в прибрежной зоне отмечаются современные поднятия земной коры до 10-12 мм в год. В этих районах часть портовых сооружений оказалась удаленной от моря вследствие его отступания от берегов (регресии).

Геодезические наблюдения, проведенные в районах Черного, Каспийского и Азовского морей, показали, что Прикаспийская низменность, восточный берег Ахзовского моря, впдины в устьях рек Терека и Кубани, северо-западный берег Черного моря опускаются со скоростью 2-4 мм в год. Как следствие, в этих районах отмечается трансгрессия, т.е. наступление моря на сушу. Наоборот, медленные поднятия испытывают участки суши на побережье Балтийского моря, а также, например, районы Курска, горняе районы Алтая, Саян, Новая земля и др. Другие участки продолжают погружаться Москва (3,7 мм/год), Санкт-Петербург (3,6 мм/год) и т.д.

Наибольшая интенсивность колебательных движений земной коры отмечается в геосинклинальных областях, а наименьшая в платформенных областях.

Геологическое значение колебательных движений огромно. Они определяют условия осадконакопления, положение границ между сушей и морем, обмеление или усиление размывающей деятельности рек. Колебательные движения, происходившие в новейшее время (неоген-четвертичный период), оказали решающее влияние на формирование современного рельефа Земли.

Колебательные (современные) движения необходимо учитывать при строительстве гидротехнических сооружений типа водохранилищ, плотин, судоходных каналов, городов у моря и т.д.

Складчатые тектонические движения.В геосинклинальных областях тектонические движения могут существенно нарушать первоначальную форму залегания горных пород. Нарушение форм первичного залегания горных пород, вызванные тектоническим движением земной коры, называют дислокациями. Их подразделяют на складчаты и разрывные.

Складчатые дислокации могут быть в форме вытянутых линейных складок или выражаться в общем наклоне слоев в одну сторону.

Антиклиналь – вытянутая линейная складка, обращенная выпуклостью вверх. В ядре (центре) антиклинали залегают более древние слои, на крыльях складки более молодые.

Синклиналь – складка, аналогичная антиклинали, но направленная выпуклостью вниз. В ядре синклинали залегают более молодые слои, чем на крыльях.

Моноклиналь – представляет собой толщу слоев горных пород, наклоненных в одну сторону под одинаковым углом.

Флексура – коленообразная складка со ступенчатым изгибом слоев.

Ориентировку слоев при моноклинальном залегании характеризуют с помощью линии простирания, линии падения и угла падения.

Разрывные тектонические движения.Приводят к нарушению сплошности горных пород и разрыву их по какой-либо поверхности. Разрывы в горных породах возникают в тех случаях, когда напряжения в земной коре превышают предел прочности горных пород.

К разрывным дислокациям относят сбросы, взбросы, надвиги, сдвиги, грабены и горсты.

Сброс– образуется в результате опускания одной части толщи относительно другой.

Взброс - образуется при поднятии одной части толщи относительно другой.

адвиг – смещение блоков горных пород по наклонной поверхности разлома.

Сдвиг – смещение блоков горных пород в горизонтальном направлении.

Грабен – участок земной коры, ограниченный тектоническими разрывами (сбросами) и опущенный по ним относительно смежных участков.

Примером крупных грабенов могут служить впадина озера Байкал и долина р.Рейн.

Горст – приподнятый участок земной коры, ограниченный сбросами или взбросами.

Разрывные тектонические движения часто сопровождаются образованием различных тектонических трещин, для которых характерны захват ими мощных толщ горных пород, выдержанность ориентировки, наличие следов смещений и другие признаки.

Особым типом разрывных тектонических нарушений являются глубинные разломы, разделяющие земную кору на отдельные крупные блоки. Глубинные разломы имеют протяженность сотни и тысячи километров и глубину более 300 км. К зонам их развития приурочены современные интенсивные землетрясения и активная вулканическая деятельность (например разломы Курило-Камчатской зоны).

Тектонические движения, вызывающие формирование складок и разрывов, называются горообразовательными.

Значение тектонических условий для строительства. Тектонические особенности района весьма существенно влияют на выбор места расположения различных зданий и сооружений, их компоновку, условия возведения и эксплуатацию строительных объектов.

Благоприятны для строительства участки с горизонтальным ненарушенным залеганием слоев. Наличие дислокаций и развитой системы тектонических трещин существенно ухудшает инженерно-геологические условия района строительства. В частности, при строительном освоении территории, с активной тектонической деятельностью необходимо учитывать интенсивную трещиноватость и раздробленность горных пород, которая снижает их прочность и устойчивость, резкое повышение сейсмической активности в местах развития разрывных дислокаций и другие особенности.

Интенсивность колебательных движений земной коры обязательно учитывают при строительстве защитных дамб, а также линейных сооружений значительной протяженности (каналов, железных дорог и пр.).