24

Геоэкология

Методические рекомендации к лабораторным и практическим занятиям по дисциплине «Геоэкология» у студентов группы ДНГГ

Занятие 1. Литосфера

Литосфера неоднородна по своему составу и строению, а естественные процессы размещаются неравномер­но. Это создаёт очень пёструю картину в облике, строении и дина­мике современного рельефа. Для выявления основных закономер­ностей в географическом размещении структурных различий и тен­денций современного развития рельефа представляется целесообразным рассмотреть территориальное подразделение литосферы в нескольких аспектах: по типам земной коры, по тектоническим структурам, по морфоструктурам и морфоскульптурам последовательно.

ЗАДАНИЕ 1. Изучить внутреннее строение Земли, схематично изобразить внутренние геосферы в тетради. Дать их характеристику.

Космическое формирование нашей планеты. Земля на ранних эта­пах формирования представляла собой холодное космическое тело, содержащее все известные в природе химические элементы. Атмосфе­ры и гидросферы тогда не существовало, поверхность планеты была совершенно безжизненна. Но постепенно за счет гравитационных сил, энергии распада радиоактивных элементов и лунных приливов недра I Земли стали разогреваться. Когда температура недр достигла уровня плавления окислов железа и других соединений, начались активные процессы формирования ядра и основных оболочек планеты.

Общим процессом формирования оболочек Земли, согласно гипотезе академика А.П.Виноградова, было зонное плавление в ман­тии, располагающейся вокруг ядра. При этом тугоплавкие и тяжелые элементы погружались вниз, образуя и наращивая ядро, а легкоплавкие и легкие по массе элементы поднимались вверх, образуя литосферу и земную кору.

Установить внутреннее строение Земли удалось сейсмическим методом исследования (от греч. сейсмос - трясение, колебание). Суть этого метода состоит в том, что при взрыве колебания в Земле идут с разной скоростью в зависимости от состава и плотности горных пород. Таким образом было установлено, что у Земли есть внутренние твердые оболочки - земная кора, мантия и ядро.

Верхняя оболочка Земли - земная кора - самая неоднородная и сложно устроенная. Так, под материками земная кора состоит из трех сло­ев: верхний - осадочный, средний - гранитный, нижний - базальто­вый. Названия «гранитный» и «базальтовый» слои даны им не за и? минеральный состав, а потому что скорость прохождения волн в эти? слоях соответствует скорости сейсмических волн в базальте и грани­те. Континентальная кора (под материками) имеет мощность от 20 25 км под островами до 80 км в районах молодых складчатых поясов Земли, например под Андами в Южной Америке или в Евразии по; Альпийско-Гималайским поясом. В среднем толщина, или мощность земной коры составляет около 40 км. Осадочный слой в разных уча­стках имеет разную мощность. На древних участках суши, где гра­нитный слой выходит на поверхность, осадочный чехол отсутствует вообще. Средняя же мощность занимает от 1,5 до 3 км. Осадки в ос­новном представлены глинами, песками и известняками.

Под океанами осадочный слой имеет толщину лишь около 0,5 км, и только в районах крупных дельт его мощность возрастает до 10-12 км, иногда до 15 км. Гранитный слой под океанами, как прави­ло, отсутствует. Базальтовый слой под океанами имеет мощность око­ло 5 км.

Мантия - это тоже оболочка Земли, в которой вещество, ее со­ставляющее, находится в пластическом состоянии (как густая пас­та). Но оно неоднородно и простирается от земной коры до глу­бины 2900 км, где она граничит с ядром, находящимся в середине Земли. Мантия состоит из трех слоев. Верхние два слоя, образую­щие верхнюю мантию, имеют толщину 850-900 км, нижний слой мантии - 2000 км.

Верхнюю часть мантии, залегающую непосредственно под зем­ной корой, называют субстратом. Земная кора вместе с верхней частью мантии образует литосферу (от греч. лито - камень). Та­ким образом, в строении литосферы принимают участие земная кора и подстилающая ее, имеющая кристаллическое строение, верх­няя часть мантии. Эти две составляющие определяют строение, и структурные особенности литосферы.

Поверхность земной коры испытывает воздействие тектоничес­ких движений, выветривания и осадконакопления.

Тектонические движения формируют рельеф поверхности Земли, создают горно-складчатые структуры, впадины, а процесс выветри­вания стремится эти неровности выровнять.

Ядро Земли состоит из внешней и внутренней оболочек. Предполагают, что с глубины 2900 км до глубины 5100 км находится внеш­нее ядро, по своему физическому состоянию приближающееся к жид­кости, т. е. вещество ядра находится в расплавленном состоянии, что подтверждается данными о прохождении продольных волн в этой зоне. Оставшиеся до центра Земли 1270 км составляют внутреннее ядро, его еще называют субъядро. Субъядро считают твердым. Экс­перименты, поставленные в лаборатории, показали, что свойствами субъядра может обладать вещество, состоящее на 80% из железа и на 20% из диоксида кремния. Температура, согласно расчетным данным, во внутреннем ядре составляет несколько тысяч градусов по Цельсию (4000 - 5000 °С).

ЗАДАНИЕ 2. Ознакомиться с типами земной коры. Зарисовать схему и составить краткую характеристику типов земной коры.

Рис. 1. Типы земной коры.

Существуют два основных типа земной коры — материковый и океанический — и три переходных, или промежуточных, типа — субматериковый, субокеанический и материковой коры с редуци­рованным гранитным слоем.

Океаническая кора обладает трехслойным строением (сверху вниз). Первый слой представлен осадочными породами мощностью до 1 км в глубоководных котловинах, вблизи континентов - 15 км. Породы представлены карбонатными, глинистыми и крем­нистыми разностями. Возраст осадков в океанах не превышает 170-180 млн лет.

Второй слой сложен в основном базальтовыми пиллоу (подушечными) лавами с тонкими прослоями осадочных пород. В нижней части этого слоя располагается своеобразный комплекс параллельных даек базальтового состава, служившими подводящими каналами для подушечных лав.

Третий слой представлен кристаллическими магматически­ми породами главным образом основного состава — габбро и реже ультраосновного, располагающимся в нижней части слоя, глубже которого находится поверхность М и верхняя мантия, сло­женная ультраосновными породами.

Важно подчеркнуть, что кора океанического типа развита не только в океанах и глубоководных впадинах внутренних морей, но также встречается в складчатых поясах на суше в виде фрагментов пород офиолитовой ассоциации, парагенезис (сонахождение) кото­рых (кремнистые породы — базальтовые лавы — основные и ульт­раосновные породы) был впервые выделен Г. Штейнманом в 20-х годах XX в. в Лигурийских Альпах на северо-западе Италии.

Континентальная земная кора также имеет трехчленное стро­ение, но ее структура иная (сверху вниз): Первый осадочно-вулканогенный слой обладает мощностью от 0 на щитах платформ до 25 км в глубоких впадинах, например в Прикаспийской. Возраст осадочного слоя колеблется от ранне­го протерозоя до четвертичного.

Второй слой образован различными метаморфическими по­родами: кристаллическими сланцами и гнейсами, а также гра­нитными интрузиями. Мощность слоя изменятся от 15 до 30км в различных структурах.

Третий слой, образующий нижнюю кору, сложен сильно ме-таморфизованными породами, в составе которых преобладают основные породы. Поэтому он называется гранулито-базитовым. Частично он был вскрыт Кольской сверхглубокой скважиной. Мощность нижней коры 10-30 кМ. Граница раздела между вто­рым и третьим слоем континентальной коры нечеткая, в связи с чем иногда в консолидированной части коры (ниже осадочного слоя) выделяют три, а не два слоя.

Поверхность М выражена повсеместно и достаточно четко скачком скоростей сейсмических волн от 7,5—7,7 до 7,9—8,2км/с. Верхняя мантия в составе нижней части литосферы сложена уль­траосновными породами, в основном перидотитами, как, впро­чем, и астеносфера, характеризующаяся пониженной скоростью сейсмических волн, что интерпретируется как уменьшение вязко­сти и, возможно, плавления до 2—3%