Образование и эволюция Земли
Содержание
1. Образование и эволюция Земли
1.1 Образование и история развития Земли
1.2 Параметры и строение Земли их географическое значение
1.3 Литосферные плиты и их движение
1.4 Рельефообразующие процессы Земли
Список использованных источников
1. Образование и эволюция Земли
1.1 Образование и история развития Земли
Все гипотезы образования Земли можно разделить на две группы. К первой группе относятся те, в которых утверждается, что Земля, как и вся Солнечная система, образовалась из раскаленной газово-пылевой туманности (гипотеза Канта-Лапласа, Джинса и др.). По мере остывания туманность превратилась в сгустки вещества, из которых образовались Солнце и планеты.
Другая группа гипотез основывается на том, что Земля и другие планеты Солнечной системы образовались из холодного газово-пылевого вещества (гипотезе О.Ю.Шмидта, В.Т.Фесенкова и др.).
О.Ю. Шмидт считал, что Солнце, проходя через пылевое метеорное облако, захватило часть его вещества. Затем образовались сгустки вещества, из которых в дальнейшем развивались планеты. Вблизи солнца основная часть вещества была поглощена самим Солнцем. Поэтому планеты, расположенные ближе к Солнцу, имеют небольшую массу и большую плотность. Вдали от Солнца образовались планеты-гиганты в условиях малого количества вещества.
В.Г. Фесенков, на основании изучения химического состава планет пришел к выводу, что Солнце и планеты первоначально образовались из одного вещества газо-пылевой туманности, которая вращалась вместе с Солнцем. В.Г. Фесенков выделил несколько этапов образования звезд и планет: образование туманности из появившегося во Вселенной газа; образование в туманности неоднородных структурных элементов; соединение этих структурных элементов и превращение их в небесные тела – планеты. Он считал, что вначале из газово-пылевой туманности образовалось Протосолнце. Затем произошел взрыв, в результате которого образовалось Солнце, а из выброшенного в пространство вещества начали постепенно формироваться планеты Солнечной системы.
Геологическое летосчисление — это время и последовательность образования горных пород. При ненарушенном залегании горных пород верхние слои моложе нижних. Выделяют абсолютный и относительный возраст горных пород. Абсолютный возраст исчисляется от начала образования горных пород и до настоящего времени. Он насчитывает тысячи и миллионы и даже миллиарды лет и определяется путем изучения распада радиоактивных химических элементов. Считается, что возраст Солнечной системы (включая Землю) может достигать 5 млрд. лет.
Для изучения "абсолютного возраста пород используются радиоактивные изотопы урана (238U), (235U), тория (232Th), рубидия (87Rb), калия (40К), углерода (14С), водорода (3Н). Перечисленные изотопы распадаются с присущей каждому из них скоростью. Для определения возраста горных пород необходимо найти отношение веса новообразованного элемента к изначальному его весу, то есть весу материнского элемента и рассчитать время, за которое произошло данное изменение.
Древнейшие горные породы поверхности Земли разрушены экзогенными процессами. Из оставшихся, которые обнаружены и определен их геологический возраст, древнейшими считаются антарктические чарнокиты (3,9 млрд. лет), гренландские гранитогнейсы (3,5 млрд. лет), метаморфические сланцы Аладанского щита (более 3,5 млрд. лет) и др.
Относительный возраст отражает последовательность отложения слоев горных пород в геологическом разрезе.
Основными методами определения относительного возраста горных пород являются: стратиграфический (соотношение пластов, напластований, осадочных горных пород данного возраста), петрографический (от греч. petros - память, grapho – описание, изучение состава пород); палеонтологический (от греч. palaios –древний, logas—изучение) – изучение остатков древних вымерших организмов; спорово-пыльцевой анализ (по результатам анализа спор и пыльцы древних растений); изотопный (по радиоактивным изотопам, радионуклидам).
Стратиграфия (лат. stratum –слой, grapho -пишу) – раздел исторической геологии, изучающий последовательность формирования горных пород. Знание относительного возраста пород позволяет рассмотреть геологические слои по мере их образования от более древних к более молодым (снизу вверх). Такое расположение слоев называется стратиграфической колонкой, или стратиграфической шкалой. Если эта шкала выражена во временных единицах с разделением на эры, периоды и эпохи, то она называется шкалой геологического времени, или геохронологической шкалой. Она отражает последовательность и соподчиненность основных этапов геологической истории Земли.
Названия геологических эр отражают их относительный возраст: архейская (древняя), протерозойская (ранняя), палеозойская (древняя), мезозойская (средняя), кайнозойская (новая). Эры делятся на периоды.
Геохронологическая шкала - таблица, отражающая последовательность событий в геологической истории развития Земли. Геохронологическая шкала подразделяется на эры и периоды. В геохронологической шкале может быть отражено время образования горных систем, полезных ископаемых, возникновение жизни или исчезновение отдельных ее форм.
Всю историю Земли принято делить на 2 периода: докембрий (планетарный период) и фанерозой (геологический период). Если принять возраст земли равным 4,6 млрд. лет, то докембрий продолжался 4,03 млрд. лет, а фанерозой продолжается 570- млн. лет.
Докембрий подразделяется на две эры: архейская (древняя) и протерозойская (ранняя).
Доархейское время это планетарная часть истории земли, когда вещество на Земле находилось в жидком и полужидком состоянии с температурой поверхности планеты 1500-1600ос. Происходило постепенное охлаждение планеты (до 1000 С на поверхности и 2-3 тыс. градусов внутри планеты). Образовалась неустойчивая первичная атмосфера из водорода и гелия, но кислород отсутствовал. Образовался первичный базальтовый слой Земли.
Для архея было характерно образование первичных крупных водоемов (морей и океанов), появление первых признаков жизни в водной среде, образование древнего рельефа Земли, похожего на рельеф Луны.
В архее произошло несколько эпох складчатости. Образовался мелководный океан с множеством вулканических островов. Сформировалась атмосфера, содержащая пары воды, СО, СО2, СН4 NH3 H2S, SО4 и других газов. Появился свободный кислород.
С появлением атмосферы и гидросферы начался процесс физического выветривания, т. е. разрушения горных пород под воздействием воды, ветра, температуры, внутренних сил. Продукты разрушения переносились, переотлагались и образовывали осадочные отложения.
В конце архея возникла жизнь, которая не прерывалась на Земле в течение всей истории ее развития.
Протерозой характеризуется несколькими эпохами складчатости, образованием гранитного фундамента древних платформ. Физическое разрушение пород под действием воды, температуры, ветра преобладало над химическим. Увеличился объем воды в океане. Произошло увеличение атмосферы, содержание кислорода достигло 0,01% от современного уровня. В протерозое шло развитие беспозвоночных.
Палеозой разделился на 6 периодов. В кембрии образовалась Гондвана (материк в южном полушарии, включавший большую часть южной Америки, Африку, Аравию, полуостров Индостан, Австралию и Антарктиду). Начал формироваться океан Тетис (на месте нынешней Евразии). Вода приобрела состав, близкий к современному. Содержание кислорода составило 1% от современного. В ордовике и силуре начался каледонский орогенез. Происходили обширные отступания теплых морей. Началось образование озонового экрана. Содержание кислорода в атмосфере достигло 10% от уровня современного. Девон, карбон и пермь характеризуются образованием Пангеи (суперконтинента, объединявшего современные материки) и Лавразии (материк северного полушария). Образовались мощные пласты каменного угля в карбоне, что и определило название периода. Содержание кислорода в атмосфере приблизилось к современному состоянию. В Перми произошло планетарное похолодание климата, происходили оледенения в северном и южном полушариях.
В палеозое растения и животные организмы стали выходить на сушу (силурийский период). Началось активное преобразование окружающей среды живыми организмами посредством биологических и биохимических процессов. Это способствовало дифференциации (разнообразию) природных комплексов. Усложнение физико-географических условий и разнообразия ландшафтов привело к формированию географической зональности.
В палеозойской эре образовались Каледонская (раннепалеозойская) и Герцинская (позднепалеозойская) складчатости.
В кайнозойскую эру сформировалась Альпийская складчатость, образовавшая крупнейшие горные системы Альпийско-Гималайского и Тихоокеанского поясов.
В неогене начался неотектонический этап развития земной коры, которому присуща вертикальная дифференциация земной поверхности. Континенты и океаны приобрели современные очертания. Произошло похолодание климата, что вызвало образование арктического оледенения. Возникла зона вечной мерзлоты Северного полушария.
Существует предположение, что в палеозойскую эру произошла первая глобальная экологическая катастрофа, вызванная дефицитом СО2 в атмосфере из-за чрезмерного развития растительности. Вторая экологическая катастрофа, предположительно, произошла в юрском периоде, в результате чего вымели ящеры (бронтозавры, диплококки) и появились млекопитающие. Предполагают, что причиной второй катастрофы явилось огромное небесное тело, вызвавшее запыление атмосферы (ядерную зиму).
Последний период кайнозойской эры называют четвертичным (или антропогенным), который делится на плейстоцен и голоцен. Первый его отрезок из-за мощных материковых оледенений еще называется ледниковой эпохой. Общая площадь материкового ледника в то время достигла 48 млн. км2, что в три раза превышает площадь Антарктиды. В Европе ледник распространился на юг до 49,5° с.ш., в Северной Америке – до 37,5° с.ш. Оледенения насчитывают несколько стадий, или ледниковых эпох, которые имеют следующие названия: гюнц (800-900 тыс. лет назад), миндель, рисс (250-75 тыс. лет назад), вюрм (70-11 тыс. лет назад). Ледниковые эпохи чередовались межледниковьями. В антропогене появился человек (Homo) – питекантропы, синантропы и др. позже кроманьонцы. В первый период существования (каменный век) человек практически не оказывал существенного влияния на природную среду. В бронзовом веке (около 7 тыс. лет назад) получили развитие животноводство, земледелие. Использование огня, выплавка и изготовление орудий из бронзы, олова, меди. Это вызвало более интенсивное использование природных ресурсов (подсечно-огневое земледелие, выпас скота, строительство жилья и др.)
В железном веке (1 тысячелетие до н.э.) возникли и развились разные ремесла. Расширилось изготовление орудий труда из железа, появились разновидности техники, возникли специализации хозяйства. Увеличилась численность населения Земли, и на рубеже новой эры она составила около 200 млн. человек. Влияние человека на природную среду быстро возрастало. Начали проявляться региональные (образование пустыни Сахары на месте обрабатываемых земель) и локальные (эпидемии болезней в местах скопления людей и др.) экологические кризисы.
О соотношении и продолжительности разных эр, периодов и эпох в общей геологической истории Земли очень образно написал чешский ученый Й. Аугуста в своей книге «По путям развития жизни»: «…если продолжительность всей геологической истории Земли условно принять за продолжительность одного года. Тогда в этом масштабе архей и протерозой будут соответствовать почти первым трем четвертям года, то есть примерно от начала января до последних числе сентября; на раннюю весну пришлось бы образование земной коры, но еще без океанов и до возникновения жизни. Возникновение жизни произошло бы приблизительно в начале мая, а первая стадия развития беспозвоночных – в период протерозоя с расцветом беспозвоночных, рыб и земноводных. Этот период продолжался бы приблизительно до последних чисел ноября, когда бы начался мезозой – эра гигантских пресмыкающихся, - который закончился бы в последнюю неделю декабря. На последнюю неделю года пришлись бы третичный (кайнозойский) период - период развития млекопитающих, и четвертичный период, когда появился человек. В этом масштабе на четвертичный период пришлись бы всего неполные сутки, а в эти сутки человек появился бы приблизительно в 8 часов вечера. Вся история науки и культуры человечества уложилась бы в этом масштабе всего в несколько последних минут года!...»
1.2 Параметры и строение Земли их географическое значение
Первоначальное представление о том, что Земля имеет плоскую форму, основывалось на визуальном восприятии ее поверхности, Однако уже в Древней Греции ученые имели неоспоримые доказательства шарообразности Земли (Пифагор, Аристотель и др.) В дальнейшем шарообразность Земли подтверждалось многочисленными как бытовыми, так и научными наблюдениями. Из бытовых наблюдений, которые доступны любому желающему, можно назвать такие:
1) Расширение обзора поверхности Земли при поднятии вверх на ровной местности. Находясь на уровне поверхности Земли человек может видеть вокруг себя на 4-5 км.; с высоты 20 м – 16 км, 100 м – 36 км, а с высоты полета первого в мире космонавта Ю.А.Гагарина (327 км) видимость составляет 4000 км;
2) На море, наблюдая за приближающимся кораблем, мы вначале видим мачты, а затем весь корабль;
3) Лучи заходящего солнца продолжают освещать предметы, находящиеся на высоте (вершины гор, самолеты, облака) и т.д.
Экспериментальное подтверждение шарообразности Земли было получено при кругосветных путешествиях, а также при наблюдении из космоса. Однако шарообразность – это только наиболее общее представление о форме Земли. Более детальные исследования показали, что Земля сплюснута с полюсов. Это подтверждается тем, что длина экваториального радиуса Земли больше полярного на 21,4 км, а длина одного градуса дуги меридиана на экваторе меньше (110,57 км), чем вблизи полюсов (111, 7 км).
На основании этих данных было принято считать, что Земля имеет форму, которая называется эллипсоидом вращения или сфероидом.
Дальнейшие исследования показали, что фактическая форма Земли не совпадает с геометрической фигурой сфероида. Доказано, что северный радиус длиннее южного на 30 км, а экваториальное сечение, также имеет форму эллипса, при разнице между большим и малым радиусами равной около 200 м. Эту геометрически неправильную фигуру В.И. Вернадский назвал геоидом («землеподобный»). Поверхность геоида соответствует среднему идеальному (без внешнего возмущения) уровню Мирового океана.
Таким образом, Земля имеет форму геоида, средний радиус которого 6371,0 км, экваториальный 6378,2 км, полярный 6356,8 км. Длина окружности экватора 40075,7 км. Площадь поверхности Земли 510,2 млн. км2, в том числе суша - 149,1 млн. км2 (29,2%), моря и океаны 361,1млн. км2(70,8%).
Для определения формы Земли и ее размеров применяется метод триангуляции (от лат. Triangulum – треугольник). Он заключается в построении на местности системы смежно расположенных (примыкающих друг к другу) треугольников, в которых измеряется длина одной стороны одного из них и трех углов каждого треугольника. Размеры других сторон треугольников определяют тригонометрически (рис……).
Форма и размеры Земли имеют большое значение для развития всех географических явлений и процессов на Земле. Например, шарообразность Земли вызывает неравномерное солнечное нагревание различных территорий планеты. На экваторе, где солнечные лучи падают на Землю почти под прямым углом, нагревание поверхности большое. В сторону полюсов идет постепенное уменьшение тепла. Это определяет общую географическую зональность Земли и образование различных природных зон.
Кроме формы и общих размеров Земли большое географическое значение имеют такие ее параметры как масса, объем, плотность и вещественный состав.
Масса Земли равна 5,976 1027 г, объем 1,083 1012 м3, средняя плотность – 5,518 кг/м3. В составе Земли преобладают железо: (34,6%), кислород(29,5%), кремний(15,2%) и магний (12,7%).
Таблица Сравнительные параметры Солнца и Земли
| Планета | Масса, г | Радиус, см | Объем, см3 | Плотность, г/см3 |
| Солнце | 1,989 1033 | 9.690 1010 | 1.412 1033 | 1.409 |
| Земля | 5,976 10 27 | 6,371 108 | 1.083 1027 | 5.518 |
| Отношение параметров Солнце-Земля | 333000 | 109 | 1304000 | 0,26 |
Плотность Земли меняется в зависимости от состава и свойств горных пород и глубины от поверхности. В центре Земли плотность достигает 12-17г/см3(12-17тыс т/м3). Плотность верхних слоев Земли зависит от состава слагающих их пород.
С этими параметрами связаны такие свойства Земли как сила гравитации, магнитные и тепловые поля. Гравитационные, магнитные и электрические поля Земли, определяются ее формой, размерами и вещественным составом и, в свою очередь, определяют свойства и процессы географической оболочки.
Гравитация – это взаимное притяжение двух тел, имеющих массу. Силы гравитации, удерживают планеты вокруг Солнца, определяют сферическую форму Земли и удерживают ее атмосферу.
Магнитное поле Земли подобно магнитному полю условного стержня, концы которого имеют противоположные магнитные полюса, т.е. магнитный диполь. Точки пересечения магнитного диполя с земной поверхностью называются геомагнитными полюсами (северный и южный). Линия, вдоль которой магнитная стрелка, что вращается вокруг горизонтальной оси, занимает горизонтальное положение, называют магнитным экватором. Магнитные полюса не совпадают с географическими, их положение постоянно меняется со временем. С магнитным полем тесно связано электрическое поле. Зона околоземного пространства, физические свойства которой определяются магнитным полем Земли, называется магнитосферой. Она имеет внутренний (на высоте 3-4 тыс. км) и внешней (22 тыс. км) радиационные пояса Земли.
Изучение магнитного поля Земли имеет большое практическое значение. Благодаря магнитному полю имеется возможность использовать компас для ориентирования на местности, находить и изучать месторождения железной руды и т.д.
Гравитационные силы Земли способствует образованию на поверхности Земли прогибов и поднятий, т.е. вызывают ее горизонтальное и вертикальное расчленение.
С параметрами Земли связаны следующие общие закономерности соотношения структур земной коры. Во-первых, площадь водной поверхности Земли относится к площади суши так, что уравнивается плотность материковых и водных масс. Это значит, что вес материков примерно равен весу океанических вод. Во-вторых, имеется определенная закономерность в расположении и конфигурации материков. Все материки, кроме Антарктиды, сужаются к югу; у всех материков на западе имеются большие заливы, на востоке – выступы в сторону океана; с севера на юг материки простираются в трех направлениях, образуя континентальную звезду. Южные материки являются как бы продолжением северных, но несколько смещены к востоку. Материки и океаны являются антиподами: Северный Ледовитый океан лежит напротив Антарктиды, Африка с Европой – напротив Тихого океана, Северная Америка – напротив Индийского океана, Австралия – напротив Атлантического океана.
Названия материков объясняются следующим образом: Европа – “эреб” – запад, расположена западнее древних цивилизаций; Азия – “асу” – восток; Америка – в честь флорентийского путешественника Америго Веспуччи; Африка – населяющее племя афаригов; Австралия – южная земля; Антарктида – против Арктики.
Внутреннее строение Земли. Под влиянием внешних и внутренних сил, в условиях разогрева земных недр возникли и развились внутренние оболочки (сферы) Земли: земная кора, мантия, ядро. Границей между ними являются разделы по разной плотности слоев, определяемые приборами, показывающими скорость прохождения сейсмических волн, вызванных искусственными подземными взрывами. Первый от поверхности Земли раздел называется разделом Мохоровичича. Глубина прохождения его изменчива: под океаническими впадинами ее средняя величина составляет 5 км, под материками – 40 км, средняя для всей Земли – 33 км. Раздел Мохоровичича находится между земной корой и мантией. Соответственно и толщина земной коры находится в средних пределах от 5 до 40 км.
Земная кора – верхняя каменная оболочка Земли. Основными химическими элементами, входящими в состав слагающих пород, являются: кислород, кремний, алюминий, а также железо, кальций, натрий, калий и магний. А в целом - в небольших количествах здесь содержатся все элементы таблицы Менделеева.
По физическим свойствам кора делится на три слоя: осадочный, гранитный и базальтовый. По особенностям строения и мощности выделяют два типа коры: материковый и океанический. Толщина материковой коры составляет под равнинами около 30 км, под горными странами – до 70 км (Гималаи, Тибетское плато). Осадочный слой материковой коры имеет мощность от 0 до15 км, гранитный – в среднем около 10 км, базальтовый – 20 км. Океаническая кора состоит из осадочного слоя (менее 1 км) и базальтового средней мощности около 4 км.
Таблица Внутреннее строение Земли
| Слой |
Толщина, км |
Глубина раздела, км | Объем, % | Вычисленная плотность, г/см3 |
|
Кора Мантия Ядро (жидкое внешнее) Ядро (твердое внутреннее) |
5-40 2860 2200 1250 |
Изменчива 2900 5120 6371 |
1,5 82,3 15,4 0,8 |
2,8 (средн) 3,3-5,8 10,0-11,0 13,0-13,5 |
Земная кора делится на обширные участки со слабой подвижностью и относительно равнинным рельефом, которые в геологии называются платформами. В их строении выделяются два яруса: складчатый фундамент платформы и осадочный чехол. В пределах платформы выделяются щиты и плиты. Щиты - обнаженные выступы складчатого и метаморфизованного фундамента; плиты – участки платформы, на которых фундамент перекрыт осадочным чехлом. В зависимости от возраста платформы делятся на древние, фундамент которых докембрийского возраста (Восточно-Европейская, Сибирская и другие платформы), и молодые, имеющие фундамент палеозойского и мезозойского возраста (например, Западно-Сибирская платформа, Туранская).
Подвижные участки земной коры называются геосинклиналями. Это узкие, длинные прогибы земной коры, заполненные осадочными и вулканическими горными породами, которые в результате длительных тектонических деформаций превратились в складчатые горные сооружения. В настоящее время на Земле выделяют следующие крупнейшие геосинклинальные пояса: Тихоокеанский, Средиземноморский, Урало-Охотский, Атлантический и Арктический.
Мантия располагается под земной корой до глубины 2900 и имеет толщину около 2860 км. На нее приходится свыше 82 % всего объема Земли. Мантия состоит в основном из окислов магния, железа и кремния. При продолжении вглубь в слое мантии возрастает плотность вещества (от 3,5 до 5,5 г/см3), температура (от 500 до 38000С), а давление на границе с ядром достигает 1,3 млн. атмосфер. Мантия, благодаря высокому давлению, находится в твердом состоянии, несмотря на большую температуру.
По состоянию вещества мантия делится на несколько слоев, из которых более отчетливо выделяется два – верхняя и нижняя мантия. Верхняя мантия распространяется до глубины примерно 900 км от земной поверхности. Вещество здесь находится в твердом кристаллическом состоянии. Она имеет прямое отношение к геотектоническим процессам, вызывающим движение материков, и к формированию вулканических извержений. Земная кора и верхняя мантия образуют литосферу. Ниже литосферы лежит астеносфера (податливая сфера), в которой вещество имеет пластичное, расплавленное состояние. Это нижняя мантия.
Ядро – центральная часть Земли. Оно делится на две части: внешнее и внутреннее ядро. Верхний раздел, отделяющий ядро от мантии, проходит на глубине 2900 км; нижний, определяющий границу внешнего и внутреннего ядра,- на глубине 5120 км.
Внешнее ядро составляет 15,4 % всего объема Земли. Толщина его составляет около 2200 км. Считается, что внешнее ядро состоит из железо-никелевого сплава с примесью более легких элементов, таких, как кремний и сера. Но это предполагаемые данные, рассчитанные по скорости прохождения сейсмических волн, изменяющейся на разных участках от 8,1 до 10,4 км/с, и плотности вещества, которая по расчетам находится в пределах 9,4-12,0 г/см 3.
Внутреннее ядро составляет 0,8% всего объема Земли и имеет толщину (радиус) 1250 км. О составе и строении внутреннего ядра известно еще меньше, чем о внешнем. По характеру прохождения сейсмических волн предполагается, что вещество внутреннего ядра находится в твердом состоянии. По расчетам плотность его достигает 13,0-13,5 г/см3, а давление превышает 218000кг/см2. Температура ядра достигает 4000ОС. В таких условиях вещество переходит в металлическую фазу, когда электронные оболочки атомов разрушаются и образуется электронная плазма отдельных химических элементов. Высвобождающиеся при этом электроны образуют кольцевые вихри, что является причиной формирования постоянного магнитного поля Земли и всех связанных с ним явлений на Земле.
1.3 Литосферные плиты и их движение
литосферный рельефообразующий земля туманность
Под литосферными плитами понимаются крупные блоки литосферы Земли, находящиеся в постоянном движении и ограниченные активными зонами разломов.
Теория, объясняющая причины и характер их движения, называется тектоникой плит. Она начала развиваться в 60-70-е гг. нашего столетия.
Тектонике плит, как научной теории, предшествовали геосинклинальная теория и теория континентального дрейфа. Не зная сущности этих теорий, трудно понять и изучить теорию тектоники плит, так как они объяснили многие сложные особенности динамики Земли.
Геосинклинальная теория основывается на том, что большинство крупных горных систем на Земле образуют пояса незначительной ширины и большой длины. Для них характерна складчатость, которая проявляется в виде хребтов, сложенных поднятыми из глубины осадочными отложениями. Последние накопились во время предшествующей стадии развития рельефа, когда на месте горной системы существовала впадина в виде прогиба, занятого водой. Стадии этого процесса следующие. Первоначально впадина заполняется осадочными породами. Эта стадия осадконакопления может длиться несколько миллионов лет. Затем следует стадия горообразования (орогенеза), когда происходит деформация накопившихся пород, образование складок и поднятие территории. Затем следует эрозионное разрушение и повторное накопление осадочного материала. В конечном итоге в результате действия разных сил (эрозия, погружение суши или поднятие уровня моря и др.) остатки гор могут быть затоплены полностью.
Теория континентального дрейфа сформировалась в начале XX в. В ее основе были преимущественно работы немецкого геолога Альфреда Вегенера, которые имели следующие предпосылки:
1) существование первичной цельной континентальной массы, названной «Пангея» (греч. «вся земля»)
2) ее распад на отдельные части;
3) дрейф континентальных частей земной коры.
Наглядным доказательством дрейфа континентов является совмещение краев материков. Многие континенты хорошо совмещаются друг с другом, особенно если брать для совмещения не их береговые линии, а край континентального шельфа. В этом можно убедиться при помощи карты, совмещая Южную Америку и Африку, Северную Америку, Гренландию и Европу. Соединяя Южную Америку, Африку, Австралию, Антарктиду и южную часть Азии, можно получить цельный древний континент Гондвана. Имеется много других фактов в пользу этой теории. Однако есть и возражения, особенно из-за неясности в источнике энергии, необходимой для передвижения континентов, и в механизме этого явления.
Теория тектоники плит возникла в продолжение предыдущих. Она направлена на решение задач, оставшихся нерешенными от теорий геосинклинального развития и дрейфа континентов. Суть теории тектоники плит в том, что литосфера Земли разделена на 7 крупных плит (Евразия, Африка, Северная и Южная Америка, Австралия, Антарктида и Тихий океан), движущихся относительно друг друга. Основание движущихся плит находится в астеносфере, т.е. в той части мантии, где вещество имеет пластичное состояние. Перемещение плит может приводить к их сближению. Плиты могут удаляться друг от друга. Плиты также могут двигаться, не касаясь друг друга.
Плиты имеют толщину от 75 до 125 км. На их краях возникают сейсмические активные зоны, для которых характерны частые землетрясения. Они включают как континентальную, так и океаническую кору. Например, граница между плитами Евразии и Северной Америки, а также Африки и Южной Америки, проходят по Срединно-Атлантическому подводному хребту.
Землетрясения подразделяются на тектонические, вулканические и денудационные. На долю тектонических землетрясений приходится 95% всех землетрясений Земли. Они возникают в местах столкновения литосферных плит. Вулканические землетрясения связаны с извержением вулканов. Денудационные образуются в результате протекания обвальных, карстовых и других денудационных процессов. Если очаги землетрясения находятся под толщей вод океанов или морей, образуются волны (цунами), которые распространяются со скоростью до 800 км/час и имеют высоту более 30 м. под океаном.
Согласно теории тектоники плит, большинство крупных горных систем (Анды, Гималаи и др.) являются результатом столкновения плит. Механизм этого явления до конца не выяснен. Считается, что основными причинами движения плит являются силы, действующие в земной коре и в мантии. Предполагается, что основным источником энергии, необходимой для тектонических движений, могут быть радиоактивность, гравитационные силы, влияние лунных и солнечных приливных явлений и др.
Современные исследования подтверждают факт перемещения литосферных плит со скоростью от нескольких миллиметров до 2 см в год. Установлено, что Гренландия уплывает от Европы, а Южная Америка отодвигается от Африки со скоростью 2 см/год. Считается, что в ближайшие 50-60 млн. лет Атлантический и Индийский океаны будут увеличиваться, а Тихий сокращаться в размерах. Австралия и Африка подойдут к Евразии, и возможно исчезновение Средиземного моря.
1.4 Рельефообразующие процессы Земли
На поверхности Земли практически нет абсолютно ровных поверхностей; территории имеют разную высоту над уровнем моря. Средняя высота всей суши равна 875 м, Азии - 950 м, Северной Америки — 700 м, Африки — 650 м, Южной Америки — 580 м, Австралии — 350 м, Европы — 320 м, Антарктиды — 2330 м. Высшая точка Земли — гора Джомолунгма — 8848 м, самая большая глубина (Марианская впадина в Тихом океане) - 11022 м.
Процессы рельефообразования Земли в науке называются морфогенезом (от греч. morphe — форма, genesis — происхождение). Морфогенез включает две большие группы процессов: эндогенные - процессы рельефообразования, протекающие под влиянием внутренних сил Земли, и экзогенные - процессы, определяемые внешними, поверхностными силами. Эндогенные процессы проявляются через землетрясения, вулканизм, колебания земной коры и др.; экзогенные - через выветривание.
Выветривание, как процесс разрушения и преобразования горных пород, может протекать под влиянием физических сил, химических процессов и биологического воздействия. Отсюда и его деление на виды: физическое, химическое и биологическое.
Физическое выветривание происходит в основном под действием механического, теплового и водного влияния. Важнейшим из них является тепловое, основанное на способности горных пород и минералов к разному изменению объема при их нагревании или охлаждении, оно не вызывает изменения минералогического и химического состава горных пород. Физическое выветривание наиболее интенсивно протекает в жарких пустынях и полярных странах.
Химическое выветривание проявляется в реакциях горных пород с водой, углекислым газом, солями, кислотами. В результате образуются новые вещества вместо разрушенных.
Биологическое выветривание — это разрушение пород организмами. Разрушение может быть механическим и биохимическим (продуктами жизнедеятельности).
Под влиянием выветривания формируется слой суши, который называется корой выветривания. Мощность коры выветривания обычно равняется нескольким десяткам метров, но может достигать и сотни метров (латеритная кора в жарких климатических поясах). Выделяют два типа коры выветривания: остаточная, когда продукты разрушения горных пород остались на месте, и переотложенная, когда продукты разрушения перемещены от мест залегания.
Под влиянием эндогенных и экзогенных процессов на поверхности Земли образуются равнины и горные системы.
В зависимости от величины форм рельеф делят на мегарельеф (материки, океанические впадины), макрорельеф (крупные равнины, горные системы), мезорельеф (возвышенности, речные долины, хребты гор и др.), микрорельеф (овраги, бугры, лощины, западины и др.).
На материках основными формами макрорельефа являются крупные равнины и горные системы.
Равнины можно разделить на три типа: платформенные, денудационные и аккумулятивные. Платформенные равнины выделяются на платформенных участках материков. По возрасту кристаллического фундамента они делятся на древние (докембрийский возраст фундамента) и молодые (палеозойский и мезозойский возрасты).
Денудационные равнины образовались в результате протекания денудационных процессов на месте возвышенного или горного рельефа. Денудация (от лат. denudacio - обнажение) - совокупность переноса в основном ветром и водой продуктов разрушения горных пород в понижения земной поверхности.
В зависимости от характера геологического основания денудационные равнины делятся на цокольные и пластовые. Цокольные равнины образовались в результате денудационного разрушения выступов кристаллического фундамента. Процесс разрушения выступов кристаллических массивов называется пенепленизацией, а образовавшиеся таким образом равнины — пенепленом. Примером цокольной равнины может служить Казахский мелкосопочник. Пластовые равнины образуются на платформенных участках материков. Они состоят из двух ярусов: плиты, сложенной древними кристаллическими породами, и осадочного чехла, сложенного породами осадочного происхождения более позднего возраста. Примером пластовых является Северо-Американская равнина и др.
Аккумулятивные равнины отличаются тем, что они имеют мощный чехол осадочных пород четвертичного возраста. К разновидностям аккумулятивных равнин относятся: аллювиальные, водно-ледниковые, озерные, моренные, лессовые, вулканические.
Аллювиальные равнины — продукт деятельности рек, они сложены слоистыми речными наносами (аллювием). Мощность аллювиальных отложений может достигать сотен метров (По, Ганг, Дунай). Для аллювиальных равнин характерно большое разнообразие микроформ рельефа.
Водно-ледниковые равнины образовались южнее края ледников в период их таяния. Поверхность их волнистая, много дюн, карстовых западин.
Озерные равнины возникли на месте бывших озер. Они сложены песками, озерными глинами. Пример озерных равнин - Полоцкая низина на севере Беларуси.
Моренные равнины расположены в областях древних оледенений. Для них характерна холмистость рельефа. Сложены они ледниковыми (моренными) отложениями: здесь много ледниковых озер.
Лессовые равнины сложены мощным покровом лессов и лессовидных пород. Поверхность расчленена речными долинами, оврагами, западинами. Широко распространены в Китае, степной зоне Восточно-Европейской равнины.
Вулканические равнины в виде плато возникли в период извержения древних вулканов, когда лава разливалась по поверхности. Примером является Армянское нагорье.
По высоте относительно уровня моря равнины делятся на лежащие ниже уровня моря (часть Прикаспийской низменности), низменности — высота до 200 м, возвышенности — высота от 200 до 500 м, нагорные равнины — высота более 500 м (внутренние районы Иранского нагорья и др.).
Наряду с равнинами значительные территории материков заняты горными системами. Формами рельефа в горных системах являются горные хребты, горные массивы, нагорья, плоскогорья.
Процессы рельефообразования в горах идут более активно, чем на равнинах. По характеру и интенсивности протекания этих процессов можно выделить молодые и старые горные системы. Молодые горные системы имеют глубокое расчленение долинами, крутые обнаженные склоны, слабо развитый осадочный чехол. Для таких гор характерны землетрясения, вулканизм, поднятие или опускание поверхности.
Старые горы имеют небольшую глубину расчленения, небольшие абсолютные высоты, мощный слой рыхлых отложений, сглаженную поверхность.
Процессы формирования горных систем многочисленны и разнообразны. В высокогорных условиях интенсивно развивается физическое, преимущественно морозное выветривание. Образовавшаяся масса разрушенных горных пород устремляется вниз под действием силы тяжести и ветра. Ниже активную роль начинают играть атмосферные осадки, которые образуют водные потоки, формируют глубокие долины и сложную эрозионную сеть. Постепенно к физическому выветриванию добавляется химическое и биологическое. Процессы разрушения сменяются аккумуляцией снесенного материала. Формируются селевые потоки, каменные поля, мощные конусы выноса разрушенного материала.
В результате воздействия протекающих процессов происходит вертикальное и горизонтальное расчленение гор. Вертикальное расчленение посредством долин, ущелий, межгорных впадин, седловин, перевалов приводит к тому, что горные системы разделяются на морфологические части. Горизонтальное расчленение отражает формы и взаимосвязи составных частей горных систем (горных хребтов, долин и др.).
Одним из важнейших горообразовательных факторов является вулканизм, т. е. комплекс процессов, связанных с проникновением в земную кору и излиянием на поверхность расплавленной массы - магмы, в результате чего образуются специфические вулканические формы, как на материке, так и на дне Мирового океана. Наиболее активно вулканизм проявляется в Тихоокеанской и Альпийской геосинклиналях. В Тихоокеанском горном поясе находится около 370 действующих вулканов. Много вулканов на островах Тихого океана, а также в его подводной части.
Альпийский, или Средиземноморско-Индонезийский, пояс сейсмической активности проходит через материк Евразия от Средиземного моря через Тянь-Шань, Памир, Монголию, Прибайкалье, Китай. Он генетически связан с поясом разлома земной коры на 35° с. ш. Активная область вулканизма находится также на срединно-океанических хребтах Атлантического, Индийского и Северного Ледовитого океанов.
Особенности структуры земной поверхности. Разные материки имеют разные морфологические характеристики (см. табл.).
Таблица Морфологическая характеристика материков
|
Материки (с островами) |
Площадь поверхности, млн км2 | Высота, м | |
| Средняя | Максимальная | ||
| Евразия | 53,45 | 840 | 8848 |
| Африка | 30,30 | 750 | 5895 |
| Северная Америка | 24,25 | 720 | 6194 |
| Южная Америка | 18,28 | 590 | 6960 |
| Антарктида | 13,97 | 2040 | 5140 |
| Африка | 30,30 | 750 | 5895 |
| Австралия с Океанией | 8,89 | 340 | 2230 |
Таким образом, по показателям средней и максимальной высоты все материки значительно отличаются друг от друга независимо от их площади.
Наибольшие площади на суше занимают территории с высотой до 200 м, в океаническом ложе – от 3000 до 5500 м. Не одинаково деление глубин и высот и по разным широтам (см. табл.).
Таблица Глубины и высоты материков по разным широтам
| Широта, град. | Северное полушарие | Южное полушарие | ||
| Средняя высота, м | Средняя глубина, м | Средняя высота, м | Средняя глубина, м | |
| 0-10 | 690 | 4020 | 550 | 4100 |
| 10-20 | 520 | 4100 | 830 | 4200 |
| 20-3- | 740 | 4150 | 600 | 4420 |
| 3-40 | 1350 | 4150 | 470 | 4120 |
| 40-50 | 770 | 3650 | 540 | 4210 |
| 50-60 | 770 | 2130 | 400 | 3690 |
| 60-70 | 360 | 890 | 1213 | 3586 |
| 70-80 | 1000 | 882 | 2448 | 2003 |
| 80-90 | 660 | 2373 | 2204 | |
Особенности основных типов рельефа и их отображение на топографических картах можно видеть на примере рисунка.
Изучением рельефа занимается наука геоморфология, которая представляет отрасль физической географии.
Список использованных источников
1. Мешечко Е.Н. Общая география: учебное пособие / Е.Н. Мешечко. – Мн.: Нар. Асвета, 2004. – 319 с.
2. Саушкин Ю. Г. Географическая наука в прошлом, настоящем, будущем / Саушкин Ю. Г. - М.: «Просвещение», 1980 - 380 с.;
3. Аношко В.С. Общая география: учебное пособие / Аношко В.С., Б.Н.Крайко, П.И.Рогач Мн., 2007.
4. Голубчик М. История географии / М. Голубчик, С. Евдокимов, Г. Максимов - Смоленск: СГУ, 1998 – 224 с.