книги из ГПНТБ / Подобедов, Н. С. Общая физическая география и геоморфология учебник

точные, с глубиной от 60 до 300 км; 3) глубокие (или глубокофокусныо) — более 300 км (иногда до 600—700 км).

Энергия сейсмических волн по мере удаления от очага земле­ трясения постепенно ослабевает, а наибольшая сила землетрясения на поверхности Земли характерна для эпицентра.

Поверхность, во всех точках которой сила землетрясения оди­ накова, называется изосейсмической поверхностью. Изосейсмиче­ ские поверхности, пересекаясь с поверхностью Земли, образуют линии, которые называются изосейстами. Обычно изосейсты пред­ ставляют собой замкнутые линии весьма разнообразных очертаний, концентрически располагающиеся вокруг эпицентра землетрясения. Сложное очертание изосейст объясняется различной плотностью пород, слагающих земную кору, неравномерным поглощением энергии сейсмических волн в различных породах, преломлением и отражением волн при переходе из одних пород в другие. Более твердые горные породы испытывают более слабые сотрясения от сейсмических волн.

§ 57. Регистрация и измерение землетрясений, механизм их образования и географическое распространение

Для регистрации и изучения землетрясений во всех странах имеются сейсмические службы. В настоящее время все сейсмиче­ ские службы имеют около 400 сейсмических станций, оснащенных современной, весьма точной аппаратурой.

Сейсмические станции оснащаются приборами-сейсмографами, с помощью которых отмечаются приходящие на станцию сигналы

Р — начало колебаний (приход продольных волн), S — начало прихода поперечных волн, L — начало прихода поверхностных волн

о землетрясениях. Эти приборы с помощью особых устройств вычер­ чивают на бумажной ленте волнообразные линии (в случае землетря­ сения), которые характеризуют в увеличенном размере колебания частиц земли. Такая запись называется сейсмограммой (рис. 67). Она позволяет судить о длительности землетрясения, об амплитуде и периодах отдельных колебаний (толчков). Цо соотношению вре­ мени прихода продольных и поперечных волн можно определять расстояние сейсмической станции от эпицентра регистрируемого землетрясения. Зная расстояния от нескольких сейсмических стан­ ций до эпицентра данного землетрясения, можно методом засечек определить по карте положение эпицентра (рис. 68). Эти расстояния

130

сейсмические станции сообщают друг другу по радио в порядке международного сотрудничества.

В настоящее время установлено достаточно точно, что тектони­ ческие землетрясения связаны с движениями земной коры по ее разрывам. Эти разрывы представляют собой трещины в земной коре, по которым происходит смещение горных пород в процессе землетрясения. Отдельные трещины нередко группируются в зоны, иногда большой протяженности и проникающие в глубь Земли на

Землетрясения являются частным проявлением горообразова­ тельного процесса и никогда не происходят в одиночку. Землетря­ сения возникают приблизительно в одних и тех же областях, но далеко не всегда в одних и тех же местах или точках.

Основной причиной возникно­ вения разрывов в толщах земной коры можно считать внутреннее тепло Земли, обусловленное про­ цессами радиоактивного распада веществ в ее недрах. Благодаря этому теплу отдельные части ли­ тосферы стремятся расшириться, но этому препятствуют окружа­ ющие ее толщи.

Вследствие этого в теле Земли возникают упругие напряжения, противодействующие сдвигу и из­ гибанию слоев. Так продолжается

до определенного предела, т. е. до тех пор, пока горные породы выдерживают напряжения. Затем напряжение превышает предел прочности пород и образуется разрыв, который сопровождается внезапным и почти мгновенным перемещением масс и слои вновь распрямляются. Накопившаяся перед разрывом упругая энергия переходит в энергию упругих сейсмических волн, которые распро­ страняются от очага в разные стороны и, достигая земной поверх­ ности, сотрясают ее. Сам образовавшийся разрыв, как об этом гово­ рилось выше, часто остается на глубине и не выходит на земную поверхность.

Землетрясения распределяются на земной поверхности весьма неравномерно.

Наиболее подвержены землетрясениям зоны молодых (в геоло­ гическом смысле) складчатых гор, где процессы горообразования не закончились до сих пор. Сильными и частыми землетрясениями отличаются такие страны, как Италия, Греция, Турция, Иран, северная часть Индии, страны Индокитая, Индонезия, Китай, Новая Зеландия, Филиппины, Япония, западные горные районы

Северной и Южной Америки и страны Центральной Аме­

рики.

На территории СССР к районам активных землетрясений отно­ сятся: Прикарпатье, Южный Крым, Кавказ, Южная Туркмения, горные районы Средней Азии, Алтай, Саяны, Прибайкалье, Южное Приморье, Сахалин, Курильские острова и Камчатка (рис. 69). Из рассмотрения показанной на рис. 69 карты со всей очевидностью следует, что наиболее сильные землетрясения характерны для районов Кавказа, юга Туркмении, горных районов Средней Азии, Камчатки и Курильских островов.

Очаги многих землетрясений располагаются под дном океанов и морей. В этих случаях колебания, которые возникали в очаге, проходят сквозь толщи горных пород, слагающих дно, и вступают в водную среду, где они распространяются со скоростью около 1,5 м/с. Дойдя до поверхности во­ ды эти колебания вызывают огром­

производят опустошительные раз­ рушения и возникают при любой погоде и весьма неожиданно.

(рис. 70). В эпицентре на морском дне образуется провал, куда вначале устремляется вода океана. Это вызывает временное отступа­ ние воды от берегов, которое длится обычно несколько минут,| но очень редко достигает часа. Затем образуется волна давления, распространяющаяся вверх, и поверхность океана в этом месте вспучивается. Этот процесс сопровождается гулом и иногда на поверхность выбрасываются оглушенные рыбы.

Волна давления на поверхности преобразуется в волны цунами, которые расходятся от этого места в разных направлениях. Однако в открытом море даже самые сильные толчки не производят силь­ ного волнения, а цунами наиболее опасны на побережьях океанов и морей.

Вопрос о предсказании (прогнозировании) землетрясений имеет огромное практическое и научное значение. До сих пор окончатель­ ная методика такого прогнозирования еще не разработана, однако известны признаки, которые позволяют ожидать появление земле­ трясений в том или ином районе.

С помощью точнейших приборов (наклономеров) ученые уста­ новили, что в тех районах, где происходят движения земной коры, вызванные тектоническими причинами, земная поверхность

133

постоянно наклоняется, изгибается. Перед началом землетрясения значительно возрастает скорость изменения наклона и меняется также его направление. Это объясняется ростом напряжения в гор­ ных породах при перемещениях земной коры. Подробные быстрые изменения наклонов получили название «бури наклонов».

§58. Вулканические явления, типы вулканов

иих географическое распространение

Вулканизм представляет собой важнейший геологический про­ цесс, без участия которого не формировалась ни одна область на Земле — будь то суша или дно океана, платформа или складчатая область.

Вулканы — это геологические образования чаще всего в виде изолированной горы или холма, расположенные над отверстием или трещиной земной коры, через которую на земную поверхность выделяются продукты извержения. Обычно вулканическая гора сложена из этих продуктов извержения.

Рис. 71. Типы вулканов:

1 — площадной; 2 — трещинный; 3 — гавайский; 4 — стромболианский; 5 — этно-везуви- анский; 6 — плинианский

Вулканы, периодически извергающие лаву и выделяющие пары и газы, называются действующими; вулканы, деятельность которых прекратилась давно, но может возобновиться, исходя из анализа геологических условий, называются уснувшими; вулканы, деятель­ ность которых проявлялась только в доисторический период, а ее

.возобновление исключено, исходя из учета геологических условий, называются потухшими.

По характеру извержений вулканы можно подразделить на три категории: лавовую, смешанную и газово-взрывную. В каждой из этих категорий выделяются отдельные типы вулканов (рис. 71).

134

В лавовой категории вулканов можно выделить три типа: площадный, трещинный и гавайский.

Площадньгй тип вулканов в настоящее время на Земле отсут­ ствует, но имел широкое распространение в далеком геологическом прошлом. Извержение вулканов этого типа можно представить следующим образом: магма внедрялась в верхние толщи литосферы, переплавляла и поглощала горные породы, слагающие поверхность, и постепенно распространялась по поверхности, образуя при этом огромные по площади лавовые озера. В процессе этих извержений взрывов и выброса твердых продуктов не происходило. После засты­ вания лавы образовывались огромные пространства, сложенные эффузивными горными породами.

Обширные пространства, покрытые застывшей лавой площадных извержений, известны в Восточной Сибири, а также на Деканском плоскогорье в Индии, в Южной Америке и Африке.

Трещинный, или исландский, тип вулканов характеризуется тем, что лава изливается на поверхность через длинные узкие тре­ щины, образуя широкие лавовые потоки. Как и в случае площадных извержений, здесь особенно сильных взрывов не происходит. Вул­ каны трещинного типа, помимо Исландии, встречаются на Гавай­ ских островах.

Гавайский тип вулканов по характеру извержений близок к вул­ канам исландского типа, но в отличие от последнего имеет трубо­ образный канал, через который на поверхность изливается жидкая лава. К этому следует добавить, что конус вулкана всегда имеет большие размеры и слабовыпуклую поверхность. В центре его располагается обширный кратер в виде колоссальной тарелки с несколькими широкими круглыми или овальными каналами (жер­ лами). Вулканические конусы этого типа называют щитовидными. Они встречаются на Гавайских островах, на островах Самоа и в Вос­ точной Африке.

Смешанные вулканы характеризуются тем, что при извержениях выбрасывается как жидкая лава, так и твердые и газообразные продукты. Вулканические горы у вулканов этой категории имеют обычно коническую форму и сложены перемежающимися слоями застывшей лавы и твердых продуктов извержения (пепел, вулкани­ ческий песок и др.). Поэтому их называют слоистыми вулканами,

или стратовулканами.

Газово-взрывные вулканы чаще всего имеют глубоко расположен­ ные магматические очаги, вследствие чего магма при большинстве извержений не достигает земной поверхности. Извержения вулканов этой категории характерны тем, что в короткое время выделяется огромное количество паров и газов и нередко происходят мощные разрушительные взрывы.

Газово-взрывные воронки (маары) представляют собой особый вид проявления вулканизма. Это кратеры вулканов, извержения которых состояли из одного взрыва и выброса газов, без излияния лавы. Поэтому они считаются полностью потухшими вулканами

135

после первого и единственного извержения. На местности эти обра­ зования имеют вид блюдцеобразных впадин, окруженных обычно невысоким валом, сложенным шлаком и обломками горных пород, выброшенных из впадины.

Ко дну маара подходит кратер потухшего вулкана, а дно их представляет собой озеро, имеющее округлую форму, размером от 200 до 3100 м в поперечнике.

Трубки взрыва без озера на поверхности называют обычно диатремами. Они представляют собой широкие, округлого сечения каналы, заполненные вулканической породой, состоящей из синей глины и обломков различных горных пород вулканического про­ исхождения. Такая горная порода называется кимберлитом. В ким­ берлитах в большом количестве встречаются алмазы.

Кимберлитовые алмазоносные трубки имеют вид трубообразных тел, размеры которых на поверхности колеблются от 20 до 1000 м в поперечнике. Они иногда располагаются группами на линии простирания разрывных нарушений и хорошо выделяются на аэро­ снимках благодаря.изменению видового состава и густоты раститель­ ности. На общем сером фоне аэроснимков четко выделяются контуры темных пятен округлой или овальной формы, которые соответствуют плановым размерам кимберлитовых тел.

Потухшие и уснувшие вулканы на территории СССР имеют широкое распространение. Так, например, на Камчатке имеется 28 действующих вулканов, в то время как число потухших вулканов превышает 100.

На земном шаре в настоящее время известно более 540 действу­ ющих вулканов, а количество потухших и уснувших вулканов составляет несколько тысяч. В размещении вулканов на поверхности Земли отмечается определенная закономерность (рис. 72). Большая часть приурочена к побережьям морей и океанов или к цепям островов. Только в Африке вулканы встречаются в центральных частях ма­ терика, а в Австралии они вовсе отсутствуют.

Основная масса вулканов располагается на побережье и остро­ вах Тихого океана, образуя Тихоокеанский вулканический пояс. При этом характерно, что большинство вулканических центров располагается вдоль наиболее глубоких океанических впадин, что, вероятно, связано с разломами земной коры. В пределах этого пояса сосредоточено 60% всех действующих вулканов.

Средиземноморско-Индонезийский пояс опоясывает земной шар в областях, близких к экватору. Наибольшее количество действу­ ющих вулканов сосредоточено в Индонезийской части пояса (92 на­ земных и 12 подводных вулканов), а всего в поясе насчитывается

136

у . ° ъ Г т ^

о-ва Курильские

, * •о. Бонин. яТаивань'д.

до-ва Гавайи...

о. Огненная Земля

о-ва Южно-Шешандстv . 0%Q Южн0. Оркнейские

%0 -ва Валлена

Земля Виктории (

• Вулкан Террор / * ВулканЭребус / д

Рис. 72. Карта распространения вулканов на Земле:

1 — действующие, 2 — потухш ие, 3 — подводные, 4 — области с высотой 1000 м и более над уровнем моря

Помимо вулканов, образующих определенные пояса на Земле, есть несколько групп вулканов, расположенных вне указанных основных поясов. К числу таких вулканов в первую очередь следует отнести вулканы Африки, где имеется 12 действующих вулканов.

Несколько действующих вулканов располагается на островах Индийского океана.

Большинство вулканов располагается в областях наиболее активного проявления тектонических сил, где наблюдаются энергич­ ные движения земной коры и связанные с ними землетрясения, а также молодые процессы горообразования. Это объясняется тем, что там, где тектонические процессы наиболее активны, магма про­ никает в глубинные трещины и разломы земной коры, расширяет и раздвигает их, проделывает каналы и по ним изливается на зем­ ную поверхность.

§ 59. Поствулканические и псевдовулканические явления

Между периодами активной деятельности вулканов явления вулканизма продолжаются в особых формах, которые объединяются общим понятием поствулканических явлений, имеющих различный характер.

В начале поствулканической стадии на склонах вулкана и на остывающем лавовом потоке выделяются на поверхность по трещи­ нам струи сильно нагретого газа (до 300—500° С), которые назы­ ваются фумаролами. Выделения паров, газов, нагретых до темпера­ туры 40—200° С и содержащих сернистый ангидрид, сероводород и пары воды, называются солъфатарами.

Выходы на поверхность струй углекислого газа с температурой ниже 100° С называются мофеттами.

Горячие фумаролы обычно располагаются ближе к центрам извержения, а сольфатары характерны для периода дальнейшего ослабления вулканической деятельности. Резкое повышение темпе­ ратуры газовых струй и усложнение их состава свидетельствуют

оприближении активных действий вулкана.

Кчислу поствулканических процессов относятся также извер­ жения паров воды (гейзеры) и выход на поверхность воды, обога­ щенной газами или содержащей в растворе различные вещества

(минеральные источники).

Кроме гейзеров нагретая вода изливается на поверхность в виде источников, называемых горячими, или термальными. К числу последних относят источники с температурой воды выше средней годовой температуры данного места.

Поствулканические явления могут также проявляться в виде образования небольших конусов или чашеобразных углублений, из которых изливается жидкая грязь. Эти образования известны под названием грязевых вулканов, или салъз. Они образуются в тех случаях, когда фумарольные или сольфатарные газы и пары воды, поднимаясь по трещинам к земной поверхности, встречают на своем

138

пути насыщенные грунтовыми водами рыхлые породы и, увлекая их вверх, выбрасывают на поверхность в виде грязи.

Значительное количество грязевых вулканов встречается в райо­ нах, не связанных с вулканизмом. Процессы, сходные по внешним признакам с отмеченными выше, называются псевдовулканическими. Излияние грязи при псевдовулканических явлениях и образование грязевых вулканов связано чаще всего с выделением газов из под­ земных вместилищ нефти. Эти газы также находятся под большим давлением и поднимаясь к земной поверхности захватывают насы­ щенные водой рыхлые породы и выбрасывают на земную поверх­ ность жидкую грязь. При этом нередко происходят очень сильные извержения, сопровождаемые землетрясением, взрывами и пламе­ нем. Последнее объясняется тем, что нефтяные газы при соприкосно­ вении с воздухом могут загораться.

Большое количество грязевых вулканов, связанных с месторож­ дениями нефти, встречаются на Таманском, Керченском и Апшеронском полуостровах.

§60. Процессы выветривания, их классификация

иособенности проявления

Под выветриванием подразумевается процесс разрушения и изме­ нения минералов и горных пород, находящихся на земной поверх­ ности и вблизи от нее, который происходит под влиянием солнечных лучей, механического и химического воздействий воздуха и воды, а также благодаря жизнедеятельности организмов. Продукты раз­ рушения горных пород, создаваемые в основном выветриванием, перемещаются с возвышенностей в понижения рельефа главным образом благодаря силе тяжести, работе воды, ветра и движущихся ледников. Процесс перемещения продуктов разрушения горных пород называется денудацией. Накопление продуктов разрушения в понижениях рельефа называется аккумуляцией.

Благодаря совместному действию процессов выветривания, дену­ дации и аккумуляции в течение длительного времени происходит выравнивание рельефа континентов. Так, например, в истории Земли известны многочисленные случаи, когда высокие горные массивы были полностью срезаны и горный рельеф превратился

вравнинный.

Вгеологии принято различать три типа выветривания: 1) физи­ ческое, 2) химическое и 3) органическое.

Физическое выветривание представляет собой процесс превраще­ ния горных пород в обломки различной величины (глыбы, щебень, песок). Этот процесс может протекать двумя путями, вследствие чего выделяют два типа физического выветривания: температурное и морозное.

Температурное выветривание характерно для районов с резкими колебаниями суточных температур (например, для пустынь или высокогорных районов). Здесь днем поверхность горных пород

139