Земная кора, формирование рельефа и основные принципы тектоники

Страница 5

Вследствие этих колебательных движений многие области, ранее бывшие сушей, оказались дном океана и, наоборот, некоторые участки земной поверхности, сейчас возвышающиеся на сотни и даже тысячи метров над уровнем моря, сохраняют свидетельство того, что когда-то они были под водой Интенсивность колебательных движений неодинакова: на одних участках земной коры опускания или поднятия более значительны, на других менее значительны.

Одним из самых ярких проявлений внутренних сил являются складчатые и разрывные деформации земной коры. Эти явления, в большинстве случаев недоступные непосредственному наблюдению, хорошо запечатлелись в характере залегания осадочных пород, слагающих земную кору. Осадки морей и океанов выпадая из воды, ложатся обычно ровными горизонтальными пластами. Вследствие же складкообразования эти горизонтально залегающие пласты оказываются собранными в различного вида складки, а иногда разорванными или надвинутыми друг на друга.

Явление смятия и разрыва пластов способствует образованию возвышенностей и гор, впадин и котловин. Многие ученые приписывали явлению складчатых деформаций главную роль в образовании гор, считая, что породы, сминаясь в складки, вспучивают земную поверхность и образуют возвышенности. Этот процесс получил название орогенеза («орос»—по-гречески возвышенность, «генез»—образование). В настоящее время установлено, что в образовании гор колебательные дви­жения играют не меньшую роль, чем складчатые, поэтому термин «орогенез», утратив свое первоначальное значение, стал у потребляться реже.

Складчатые деформации проявляются только в определенных, наиболее подвижных и наиболее проницаемых для магмы участках земной коры, именуемых геосинклиналями. В противоположность им устойчивые, со слабой тектонической активностью, области называются платформами.

Складчатые деформации, землетрясения и особенно вулканизм способствуют существенному изменению горных пород,. слагающих земную кору. Вследствие сдавливания они становятся более плотными и твердыми, а под действием высокой температуры обжигаются и даже переплавляются. Действие паров и газов, выделяемых из магмы, способствует образованию в горных породах новых минералов Все эти явления преобразования горных пород под действием эндогенных процессов носят название метаморфизма.

ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ МАГМЫ

О свойствах и составе магмы судят по лаве и тем магматическим горным породам, которые образовались в результате остывания магмы. Эти породы по составу очень разнообразны. Крайними членами ряда магматических пород являются, с одной стороны, кислые и ультракислые породы, с другой —основные и ультраосновные. Между этими крайними членами магматических пород существует большое количество переходных пород.

Возникает вопрос, была ли родоначальная магма столь же разнообразной, как и кристаллизовавшиеся из нее породы. Некоторые ученые (В. Н. Лодочников) считают, что в глубине Земли существуют разнообразные магмы, отвечающие по своему составу горным породам.

Большинство ученых (Р. О Дели,. Н Л. Боуэн, А. Н. Заварицкий) признают существование одной исходной магмы — основной, базальтовой. По мнению других (Ф. Ю. Левинсон-Лессинг), существуют две магмы—кислая и основная, что подтверждается также данными геофизики: в области материков основные породы слагают

более низкую оболочку, а кислые породы — более высокую, в области океанических впадин базальтовая оболочка приближается к поверхности Земли. Независимо от этих точек зрения, приходится признавать, что перед своим застыванием магма разделяется по составу, вследствие чего и образуется все разнообразие горных пород.

Процесс разделения магмы носит название дифференциации. Нередко наблюдается, что застывшие в одном и том же магматическом очаге породы бывают резко различны по составу, причем между ними существуют взаимные переходы.

Рис 1 Дифференциация магмы в Тагильском массиве 1 — дуниты, 2 — габбро и габбро-диориты, 3 — сиениты; 4 — граниты, кварцевые диориты

В Тагильском габбровом массиве на Урале (рис. 1) отчетливо устанавливается разнообразие магматических пород, порожденных единым магматическим очагом. В центре массива располагаются габбро и габбро-диориты, среди которых местами обнаруживаются ультраосновные породы—дуниты. По краям массива наблюдается оторочка из средних пород—сиенитов и кислых пород—гранитов и кварцевых диоритов. Следовательно, магма перед окончательным застыванием разделилась таким образом, что в центре оказались основные породы, а по краям возникли кислые.

Каковы же причины и характер дифференциации магмы? По мнению некоторых ученых, дифференциация магмы происходит в магматическом слое с момента его возникновения путем разделения магмы по удельному весу на более тяжелую, которая опускается вниз, и более легкую, как бы всплывающую кверху. Эта дифференциация носит название гравитационной. Она привела к образованию отдельных слоев земной коры: базальтового внизу и гранитного вверху.

Процессы дифференциации магмы происходят в основном вследствие изменения физико-химической обстановки в области магматического очага, например изменения давления или температуры. В связи с огромным давлением вещество на очень больших глубинах, несмотря на высокую температуру, находится в твердом состоянии. В условиях более низкого давления магматическое вещество переходит из твердого в жидкое состояние, и начинается его дифференциация.

Выделяют два типа дифференциации: собственно магматическую дифференциацию, т.е. дифференциацию вещества в жидком состоянии, и кристаллизационную дифференциацию, т е. дифференциацию, связанную с образованием кристаллов. Магматическая дифференциация про исходит раньше кристаллизационной. В магматической дифференциации выделяются процессы ликвации и ассимиляции.

Ликвация, или расщепление, магмы представляет собой образование двух различных по составу и удельному весу жидкостей. Этот процесс напоминает разделение смеси воды и эфира. Его можно сравнить также с процессом остывания металлического расплава в домне, при котором происходит распадение на два слоя: верхнего—шпака и нижнего—штейна, не смешивающихся при дальнейшем остывании. Опытным путем Д. П. Григорьевым было показано, что силикатный расплав при участии фтористого кальция, являющегося минерализатором, расщепляется на два слоя. Возможно, что непосредственной.

ГЛУБИННЫЙ (ИНТРУЗИВНЫЙ) ВУЛКАНИЗМ

Не вся магма, движущаяся к поверхности, достигает ее. Вследствие отсутствия открытых трещин или недостаточной энергии магма может остановиться внутри твердой оболочки земной коры, где, попав в зоны с иным, более низким тепловым режимом, начинает постепенно остывать

ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ

Тектоническими движениями называют перемещения вещества земной коры под влиянием процессов, происходящих в более глубоких недрах Земли. Эти движения вызывают тектонические нарушения, т. е. изменения первичного залегания горны пород. Особенно отчетливо эти изменения наблюдаются на примере осадочных пород, которые первично отлагаются в вин горизонтально залегающих пластов, а вследствие тектонических нарушений оказываются смятыми в складки или разорванными на отдельные чешуи и блоки. Тектонические движения в конечном счете создают наблюдаемую структуру земной коры, т. е. они являются созидательными движениями («тектонос» по-гречески—созидательный). В результате этих движений возникают и основные неровности рельефа поверхности Земли.

Тектонические движения можно разделить на два типа: радиальные — колебательные, или эпейрогенические движения, и тангенциальные, орогенические. В первом типе движений напряжения передаются в направлении, близком к радиусу Земли, во втором—по касательной к поверхности оболочек земной коры. Очень часто эти движения бывают взаимосвязаны, или один тип движений порождает другой. В результате этих типов движений создаются три вида тектонических деформаций: 1) деформации крупных прогибов и подняли; 2) складчатые и 3) разрывные.