Реферат: Процесс образования рельефа поверхности суши и дна океанов
На схеме, изображающей карту мира (с. 71), показаны основные литосферные плиты и даны их названия. Из восемнадцати приведенных здесь плит первые восемь считаются главными. Самая большая плита находится под Тихим океаном и занимает почти всю его территорию. Это так называемая Тихоокеанская плита. Далее идет Североамериканская плита; она занимает территорию Северной Америки, половину территории Северного Ледовитого океана и северо-западный участок Атлантического океана. Ев-разиатская плита занимает территорию Европы, примерно половину территории Азии и Северного Ледовитого океана, северо-восточный угол Атлантического океана. Африканская плита - это Африка плюс треть территории Атлантики. Южноамериканская плита - Южная Америка плюс треть территории Атлантики. Индо-Австралийская плита - Австралия, Индостан и добрые две трети территории Индийского океана. Антарктическая плита - это Антарктида. Плита Наска занимает восточную часть территории Тихого океана, равную по площади материку Южной Америки.
Как были выявлены литосферные плиты и как были установлены их границы? Их установили достаточно четко, регистрируя эпицентры более или менее значительных землетрясений, которые происходили на Земле с 1950 по 1974-й год. На нашей схеме эти эпицентры представлены в виде точек и пятен. Они очень наглядно показывают, по каким линиям проходят границы литосферных плит. Разбиение литосферной оболочки на отдельные плиты и сейсмичность Земли теснейшим образом взаимосвязаны.
Можно сказать, что литосферные плиты в буквальном смысле плавают на внешней поверхности вязкой астеносферы. При этом они могут слегка подниматься, опускаться, а также перемещаться в горизонтальном направлении. Понятно, что земная кора, будучи составной частью литосферы, участвует во всех этих движениях.
Движение литосферных плит
Обрати внимание на то, что на схеме с литосферными плитами проставлено множество стрелок. Они указывают направления движения литосферных плит и, в частности, направления движения материков. Как видишь, Вегенер оказался прав в главном: материки и вправду перемещаются по земной поверхности. Но он ошибался, думая, что движутся сами материки по базальтовому дну Мирового океана. На самом деле происходит движение литосферных плит по астеносфере. А уже вместе с литосфер-ными плитами движутся и находящиеся на них материки.
Вполне понятны причины такого движения. Оно обусловлено движениями «полужидкой» магматической массы, происходящими в астеносфере. Эта масса как бы подхватывает находящиеся на ней литосферные плиты и вовлекает их в движение. А движение самой астеносферы вызывается потоками тепловой энергии, распространяющимися из глубин земных недр. Ученые выяснили, что скорость движения литосферных плит в горизонтальном направлении составляет в среднем 5 см/год. Кажется немного, но за миллион лет наберется 50 км. А ведь миллион лет в геологических масштабах - это не такой уж большой срок.
И вот тут возникает весьма непростая проблема. Взгляни еще раз на схему с литосферными плитами. Плита Наска (она находится там под номером 8) движется навстречу Южноамериканской плите (номер 5). Спрашивается: куда девается вещество этих надвигающихся друг на друга плит? В то же время плита Наска движется прочь от Тихоокеанской плиты (номер 1). Спрашивается: откуда берется вещество для восполнения раздвигающихся друг от друга плит?
Чтобы ответить на эти вопросы, надо разобраться с явлениями, называемыми субдукцией и спредингом литосферных плит. Явление спрединга происходит на границе раздвигающихся плит и объясняет, откуда берется вещество для восполнения этих плит. Явление субдукции происходит на границе надвигающихся друг на друга плит и объясняет, куда деваются «излишки» вещества этих плит. Чуть позже станет понятным происхождение терминов «спрединг» и «субдукция».
7. Удивительные явления - спрединг и субдукция
Эти явления иллюстрирует рисунок на с. 74. Начнем со спрединга. Он происходит вдоль срединно-океанических хребтов - границ раздела раздвигающихся плит (эти границы всегда проходят по океаническому дну). На нашем рисунке срединно-океанический хребет разделяет литосферные плиты А и В. Это могут быть, например, Тихоокеанская плита и плита Наска соответственно. Линии со стрелками на рисунке показывают направления движения магматических масс астеносферы. Легко видеть, что астеносфера стремится увлечь плиту А влево, а плиту В вправо и тем самым раздвигает эти плиты. Раздвиганию плит способствует также поток магмы астеносферы, направленный снизу вверх прямо к границе раздела плит; он действует подобно своеобразному клину. Итак, плиты А и В слегка раздвигаются, между ними образуется расщелина (рифт). Давление пород в этом месте падает и там возникает очаг расплавленной магмы. Происходит подводное извержение вулкана, расплавленный базальт изливается через расщелину и застывает, образуя базальтовую лаву. Вот таким образом и наращиваются края раздвигающихся плит А и В. Итак, наращивание происходит за счет магматической массы, поднявшейся из астеносферы и разлившейся по склонам срединно-океанического хребта. Отсюда и английский термин «спрединг», что означает «расширение», «растекание».
Следует иметь в виду, что спрединг происходит непрерывно. Плиты АиВ все время наращиваются. Именно так и осуществляется движение данных плит в разные стороны. Подчеркнем: движение литосферных плит -это не есть перемещение какого-то объекта в пространстве (с одного места на другое); оно не имеет ничего общего с движением, скажем, льдины на поверхности воды. Движение литосферной плиты происходит за счет того, что в каком-то месте (там, где находится срединно-океанический хребет) все время наращиваются новые и новые части плиты, в результате чего ранее образовавшиеся части плиты все время отодвигаются от упомянутого места. Так что данное движение следует воспринимать не как перемещение, а как разрастание (можно сказать: расширение).
Ну а при разрастании, естественно, возникает вопрос: куда девать «лишние» части плиты? Вот плита В разрослась настолько, что достигла плиты С. Если в нашем случае плита В - это плита Наска, то плитой С может служить Южноамериканская плита.
Заметим, что на плите С находится материк; это более массивная плита по сравнению с океанической плитой В. Итак, плита В достигла плиты С. Что же дальше? Ответ известен: плита В прогнется книзу, поднырнет (подвинется) под плиту С и будет продолжать разрастаться в глубинах астеносферы под плитой С, постепенно превращаясь в вещество астеносферы. Это явление называют субдукцией. Данный термин происходит от слов «суб» и «дукция». По-латыни они означают «под» и «веду» соответственно. Так что «субдукция» - это подведение подо что-то. В нашем случае плита В оказалась подведенной под плиту С.
На рисунке хорошо видно, что вследствие прогиба плиты В глубина океана вблизи края континентальной плиты С возрастает - здесь образуется глубоководный желоб. Рядом с желобами обычно возникают цепочки действующих вулканов. Они образуются над тем местом, где «поднырнувшая» литосферная плита, наклонно уходящая в глубину, начинает частично плавиться. Плавление происходит вследствие того, что температура с глубиной заметно повысилась (до 1000-1200 °С), а давление пород возросло пока еще не очень сильно.
Теперь ты представляешь сущность концепции глобальной тектоники литосферных плит. Литосфера Земли - это совокупность плит, которые плавают на поверхности вязкой астеносферы. Под воздействием астеносферы океанические литосферные плиты движутся в направлении от срединно-океанических хребтов, кратеры которых обеспечивают постоянное нарастание океанической литосферы (это есть явление сцрединга). Океанические плиты движутся к глубоководным желобам; там они уходят в глубину и в конечном счете поглощаются астеносферой (это явление субдукции). В зонах спрединга земная кора «подпитывается» веществом астеносферы, а в зонах субдукции она возвращает «излишки» вещества в астеносферу. Эти процессы происходят за счет тепловой энергии земных недр. Зоны спрединга и зоны субдукции наиболее активны в тектоническом отношении. На них приходится основная масса (более 90%) очагов землетрясений и вулканов на земном шаре.
Описанную картину дополним двумя замечаниями. Во-первых, существуют границы между плитами, перемещающимися примерно параллельно друг другу. На таких границах одна плита (или часть плиты) смещается относительно другой по вертикали. Это так называемые трансформные разломы. Примером могут служить большие тихоокеанские разломы, идущие параллельно друг другу. Второе замечание состоит в том, что субдукция может сопровождаться процессами сминания и образования горных складок на краю континентальной коры. Именно так образовались Анды в Южной Америке. Особого разговора заслуживает образование Тибетского нагорья и Гималаев. Об этом мы поговорим в следующем параграфе.
8. Образование гор и горных хребтов
Океаническая плита Наска, двигаясь навстречу континенту, находящемуся на Южноамериканской плите, пододвигается под континент; и при этом края континентальной коры сминаются в горные складки. Так можно объяснить образование огромного горного хребта вдоль западного побережья Южной Америки. Это тебе уже известно. А что будет, если плита с
континентальной корой сблизится с другой такой же плитой? В этой ситуации ни одна из плит не станет пододвигаться под встречную плиту, и в результате произойдет грандиозное смятие горных пород в складки. И не просто смятие в складки, а нагромождение пород с образованием высоких нагорий и протяженных горных цепей. Именно это происходило в течение последних 20 млн. лет на южной границе Евразиатской плиты, с которой сблизились Индо-Австралийская и Африканская плиты. В результате образовался Альпийско-Гималайский горноскладчатый пояс.
Посмотри на рисунок с видом на Заалайский хребет (он находится на Севере Памира). Перед тобой гигантское нагромождение гор высотой 6-7 км, закованное во льды. Оно напоминает гребень огромной морской волны, которая застыла перед тем, как обрушиться на берег. Представь себе: эти величественные каменные громады постепенно поднимались в течение двух десятков миллионов лет в результате того, что Индо-Австралийская плита давила на Евразиатскую. И подобных горных хребтов эти две плиты создали немало. Среди них такие гиганты, как Гималаи, Кунь-Лунь, Гиндукуш. И все Тибетское нагорье поднялось в результате сближения плит, ни одна из которых не пожелала уступить и «нырнуть» под другую, уходя от всех проблем в глубь астеносферы.
Заалайский хребет
В наше время никто не сомневается, что крупные и протяженные горные цепи возникли в процессе сближения тех или иных литосферных плит. В общем, так оно и есть. Однако в разных конкретных случаях надо учитывать также и другие процессы, приводящие к образованию гор. Так, сближение плит может приводить к нарастанию нижней части континентального участка литосферной плиты. Напомним, что плита плавает на астеносфере; поэтому при возрастании ее толщины горные породы начнут выпирать наверх. Поверхность континента начнет подниматься, вследствие чего могут образоваться горы и целые нагорья. По-видимому, именно так образовались Скалистые горы в Северной Америке и горные массивы в Антарктиде.
Надо иметь в виду, что горы образуются также за счет постепенного накопления продуктов вулканических извержений. Вулканические горы имеются в изобилии во многих местах планеты. В частности, они есть и там, где горообразование идет за счет процессов, возникающих при сближении литосферных плит. Так, много вулканических гор в Андах, на юге Европы, на Иранском нагорье, в Индонезии. Много вулканических гор также в Скалистых горах Северной Америки и в Антарктиде.
Так или иначе, но главная причина горообразования - это процессы в астеносфере. Литосферные плиты плавают на ней и под ее воздействием поднимаются (равно как и опускаются), выгибаются (равно как и прогибаются) и участвуют в горизонтальных движениях, которые сопровождаются сминанием каких-то участков коры, столкновением континентальных участков плит, нарастанием пород под континентами. А поскольку процессы в астеносфере происходят все время, то, следовательно, все время происходит образование гор.
Горы не только образуются, но и разрушаются
Значит ли это, что горы на Земле все время растут? С какой скоростью они растут? Насколько высоко могут подняться горные системы? Интересные вопросы возникают, не правда ли? С одной стороны, очевидно, что горообразование должно продолжаться все время, пока происходят движения в астеносфере. Они происходят вот уже около 5 млрд. лет, и можно не сомневаться, что будут продолжаться еще несколько миллиардов лет.
С другой стороны, очевидно, что горы не могут подниматься и подниматься. По подсчетам ученых скорость поднятия земной коры на границе Индо-Австралийской и Евразиатекой плит (скорость поднятия Тибета и
Гималаев) составляет примерно 5 мм/год. Известно, что это поднятие началось 10-20 млн. лет назад (в неогеновый период кайнозоя). Легко подсчитать, что за 10 миллионов лет земная кора должна была бы подняться здесь на 50 км. Однако этого не случилось. Высота Гималаев не достигает 9 км; высота Тибетского нагорья еще меньше. Ученые считают, что высота гор на Земле вообще не может превышать 10-15 км на суше (подводные горы могут быть немного выше, если, конечно, измерять их от основания). В чем же дело? Что мешает горам расти ввысь, несмотря на постоянно происходящий процесс горообразования? Мешают два обстоятельства. Во-первых, горы все время разрушаются под действием солнечных лучей, воды, воздуха, живых организмов, т.е. под действием внешних (экзогенных) сил. Во-вторых, сила земного тяготения ограничивает предельно допустимые высоты гор на Земле. Чтобы определить скорость, с какой растет гора, надо учитывать не только скорость ее образования, но и скорость, с какой она разрушается. И если вторая скорость будет больше первой, то в этом случае гора вообще не будет расти, а будет постепенно превращаться в ровную возвышенность. Кстати, именно это и происходит с Уральскими горами.
Как было сказано, Алышйско-Гималайский пояс образовался в результате того, что сблизились две определенных плиты. Но так говорить, наверное, не совсем правильно. Если говорят, что какие-то два объекта сблизились, то при этом предполагают, что данные объекты ранее не соприкасались, находились на расстоянии друг от друга. А литосферные плиты не находились на расстоянии; они все время соприкасались друг с другом. Как же можно говорить об их сближении или тем более столкновении? Ведь это же не льдины какие-нибудь!
Действительно, движение литосферных плит ничуть не похоже на движение льдин. И понятие «сближение плит» следует понимать не в обычном смысле, а как расширение плит, как их постепенное наращивание, вследствие которого любая конкретная часть данной плиты постепенно движется по направлению к встречной плите. Мы уже говорили об этом в предыдущем параграфе.
Так как же все-таки быть со «сближением плит» («столкновением плит»)?
Будем говорит о сближении (столкновении) не литосферных плит, а материков. Тут сближение или столкновение имеет обычный смысл. Он всем понятен.