6 лет назад
Нету коментариев

Грандиозные движения вещества наблюдаются в литосфере. Благодаря вертикальным и горизонтальным движениям блоков земной коры и магматической деятельности, а также процессам, сноса, описанным выше, происходит обмен веществом земной поверхности с мантией. Наиболее яркие проявления этого процесса — вулканизм и землетрясения.

Вулканизм играл и играет большую роль в развитии природы земной поверхности. Он, вероятно, определяет существенные черты строения поверхности и других планет. В настоящее время на Земле насчитывается свыше 800 действующих вулканов, которые извергают на земную поверхность 3—6 млрд. т вещества в год. Это пеплы, шлаки, лавовые потоки андезитового состава, газы и водяной пар. Если принять, что в прошлом вулканическая деятельность была такой же интенсивной, то за геологическую историю на земную поверхность было вынесено от 13,5-1018 до 27-1018 т вулканических продуктов1. Эти величины примерно соответствуют массе земной коры всех континентов, которая составляет 18-1018 т. Отсюда можно сделать вывод о том, что земная кора слагается из вулканических пород и продуктов их глубокой перестройки.

Водяной пар, выделяющийся при вулканических извержениях, содержит все компоненты, составляющие атмосферу и гидросферу Земли. Общее количество летучих компонентов вулканических извержений, выделившееся за геологическую историю, превышает массу атмосферы и гидросферы, вместе взятых.

При извержениях вулканов в атмосферу поступает большое количество твердого вещества. Наиболее мелкие частицы образуют атмосферный аэрозоль, который задерживает солнечные лучи и, вероятно, является одним из факторов климатообразования.

Землетрясения, как и вулканы, наиболее часты в Тихоокеанском и Средиземноморском горных поясах и в районах срединных океанических хребтов. За год на планете бывают сотни тысяч землетрясений. Многие из них незначительны и человеком не ощущаются, а фиксируются лишь приборами. Однако довольно часты землетрясения, приводящие к большим разрушениям и гибели людей. За последние три-четыре десятилетия от землетрясений погибло не менее 15 млн. человек.

Другие типы движений в земной коре проявляются менее заметно, однако суммарный их эффект значителен. Таковы медленные колебательные движения земной коры. Существует специальная отрасль знания — новейшая тектоника, изучающая колебательные движения за последние 25—30 млн. лет.

Кроме вертикальных движений земной коры существуют и горизонтальные перемещения. Но если вертикальные движения земной коры были обнаружены сравнительно давно, то о горизонтальных стали говорить лишь в конце прошлого века. В 1911 г. немецкий геофизик А. Вегенер выдвинул гипотезу дрейфа (горизонтального перемещения) материков. Его натолкнуло на мысль о существовании дрейфа сходство очертаний материков по обе стороны Атлантического океана, соответствие геологического строения, родство наземных фауны и флоры на соответствующих широтах противоположных берегов, а также распространение в южной части Африки, на Мадагаскаре, на территории Индостана, в западной части Австралии и восточной части Южной Америки следов древнего ледникового покрова в карбоне и перми (конец палеозойской эры). Эти факты легче всего объяснить существованием когда-то единого суперконтинента, впоследствии распавшегося на части. Он был назван Пангеей. Позднее были найдены и другие доказательства движения блоков земной коры (палеомагнетизм и особенности строения дна океанов и др.). Палеомагнитные данные свидетельствуют о непостоянстве положения и пространственной ориентировки отдельных континентов во времени.

Горизонтальные движения блоков земной коры признаются в настоящее время большинством исследователей. Нет единого мнения в основном о конкретных формах проявления движений и их механизме. Наибольшей популярностью пользуется теория тектоники плит (новая глобальная тектоника), согласно которой литосфера состоит из шести основных плит (рис. III.21). Плиты изостатически уравновешены на веществе субстрата (астеносферы) и перемещаются в горизонтальном направлении благодаря тепловой конвекции в мантии. На рис. III.21 стрелками показаны направления смещения плит. В местах схождения плит в одних случаях происходит погружение одной плиты под другую (субдукция) и возникновение глубоководных желобов, сопровождающихся цепочками островов (например, Курило-Камчатская область), в других — наблюдается столкновение плит и их взаимная деформация. Результатом такого столкновения, например, считают образование Гималаев при надвигании Индостана на Евразийскую плиту.

Литосферные плиты

Литосферные плиты

В местах расхождения плит располагаются срединно-океанические хребты. В срединной зоне каждого хребта имеется ложбина с отвесными краями — грабен, или рифт, который является местом растяжения и разрыва литосферы. На рис. III.22 показаны различные типы сочленения литосферных плит. Рис. III.23 иллюстрирует возможный механизм расхождения плит.

Типы границ между литосферными  плитами

Типы границ между литосферными плитами

Одним из подтверждений расхождения плит в зоне срединно-океанических хребтов является разновозрастность осадочных отложений океанического дна: возраст увеличивается от хребтов к краям океанов (рис. III.24). Вероятно, движущиеся плиты уносят более древние отложения к краям океанов. Разница в возрасте осадочных отложений на краях океанов и около срединных хребтов говорит о времени, в течение которого плита двигалась от хребта к материку.

Схема конвекционных потоков в мантии

Схема конвекционных потоков в мантии

Таким образом, теорией тектоники плит рисуется такая схема обмена веществом земной коры с мантией: в зонах срединных хребтов вещество мантии поднимается к поверхности и наращивает земную кору, в зонах субдукции происходит погружение плиты и последующее переплавление ее вещества в недрах.

Картосхема времени образования океанической коры дна Мирового океана

Картосхема времени образования океанической коры дна Мирового океана

Общая схема круговорота минерального вещества в географической оболочке и обмена последней веществом с мантией приведена на рис. III.25. На схеме показаны лишь главные звенья движения вещества. Осадочные породы, образующиеся на земной поверхности в результате процессов выветривания, переотложения и седиментации, при тектонических опусканиях попадают сначала в нижние слои земной коры и подвергаются там воздействию давления вышележащих толщ и высокой температуры недр, В результате они превращаются в метаморфические породы. Последние, погружаясь еще глубже, переплавляются и превращаются во вторичную магму. Одновременно идет компенсирующий процесс: магма поднимается вверх, происходят вулканические излияния и интрузивные внедрения, дифференциация и кристаллизация вещества магмы, его переработка экзогенными процессами и превращение в осадочные породы. Так замыкается главная ветвь круговорота. Эта ветвь осложняется другими процессами, например выветриванием метаморфических и осадочных пород и метаморфизацией магматических пород.

Круговорот минерального вещества

Круговорот минерального вещества

Обмен веществом с мантией — необходимое условие нормального функционирования географической оболочки. Благодаря обмену происходит обогащение земной поверхности СО2, который наряду с водой служит «строительным камнем» органического вещества. Периоды интенсивного накопления органического вещества в осадочных породах (углеродистые полезные ископаемые, карбонатные осадки и др.), неоднократно наблюдавшиеся за геологическую историю, совпадают с периодами интенсивного вулканизма, поэтому можно сделать вывод, что при полном господстве платформенного режима на Земле прекратится вулканическая деятельность, а следовательно, и вынос на поверхность СО2. Спустя некоторое время исчерпается запас диоксида углерода и прекратится жизнь. Это может произойти через десятки или сотни миллионов лет после установления полного господства платформенного режима. На основе этих данных А. Б. Ронов формулирует геохимический принцип сохранения жизни: жизнь на Земле и других планетах возможна лишь до тех пор, пока эти планеты активны и происходит обмен энергией и веществом между их недрами и поверхностью.