§ 1-1 ЛИТОСФЕРА

История формирования литосферы и современные особенности её развития. Согласно современным представлениям, динамика процессов в земной коре обусловлена дрейфом крупных литосферных плит. Литосфера состоит из плит (их число, по разным оценкам, колеблется от 7 до нескольких десятков), которые перемещаются в горизонтальном направлении со скоростью от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров в год. Литосферные плиты вовлекаются в движение в результате эндогенных процессов в верхней мантии. Существует три варианта взаимодействия литосферных плит: расхождение, столкновение и горизонтальное скольжение одной плиты относительно другой.

Поработаем с атласом. Используя карты атласа, назовите основные литосферные плиты.

Клуб знатоков-географов. Крайне редко непосредственными исследованиями могут быть охвачены слои земной коры, расположенные глубже 1,5 км (как, например, в золотоносных рудниках ЮАР глубиной свыше 3 км, нефтяных скважинах Техаса глубиной около 8 км и в самой глубокой в мире — более 12 км — Кольской буровой экспериментальной скважине).

В течение всей истории Земли расположение и конфигурация континентов и океанов постоянно изменялись. Согласно геологическим данным, континенты Земли объединялись четыре раза. Реконструкция этапов свидетельствует о формировании 250 млн лет назад последнего суперконтинента — Пангеи. В дальнейшем он распался на Гондвану, занявшую южную часть земного шара, и Лавразию, которая объединила северные континенты. Распад Пангеи привёл к раскрытию водного пространства и образованию 65 млн лет назад современных океанов.

В мире всё взаимосвязано. Какие основные события в развитии органической жизни происходили на разных этапах геологической истории Земли?

Трудно предположить, какова будет дислокация современных континентов и океанов в будущем. Возможно их объединение в пятый суперконтинент, центром которого станет Евразия. Некоторые учёные считают, что через миллиард лет материки вновь могут собраться у Южного полюса.

Клуб знатоков-географов. Формирование единого континента на Земле происходит циклически, каждые 500−700 млн лет, и сейчас середина этого цикла. Через 250 млн лет настанет время новой Пангеи, и она будет значительно отличаться от древней. Учёные предсказывают, что Калифорния объединится с Аляской, Африка примкнёт в Европе, создав гигантский горный хребет.

Современные представления о тектонических процессах и образовании тектонических структур. Тектонические процессы — механические движения земной коры под воздействием внутренней (тепловой, радиоактивной, химической) энергии Земли, формирующие тектонические структуры.

Тектонические процессы объединяют такие понятия, как тектонические напряжения и тектонические движения. Тектонические напряжения — это суммарная величина эндогенных сил на единицу объёма земной коры. Эндогенные силы — это силы гравитации, движения тепловых потоков и т. д. Они создают тектонические напряжения в земной коре и образуют области сжатия и растяжения. Вследствие этого нарушается равновесие и начинается движение блоков земной коры относительно друг друга — происходят тектонические движения. Все тектонические движения можно разделить на три группы (рис. 1-1).

Колебательные тектонические движения — это медленные длительные поднятия и опускания земной коры. Они происходят во всех частях земного шара и различаются по площади распространения и длительности своего развития. В зависимости от того, в какое геологическое время происходили колебательные тектонические движения, они делятся на движения прошлых геологических эпох, новейшие движения, длившиеся в течение неогена и антропогена (25 млн лет), и современные — проявляющиеся в течение последних 6 000 лет.

Клуб знатоков-географов. В качестве примера опусканий земной коры можно привести территорию Нидерландов. Значительная часть её в настоящее время находится ниже уровня Северного моря. Но когда-то эта страна находилась выше уровня моря. От вторжения моря её защищают длинные и высокие дамбы, начало строительства которых относится к Х–ХI вв. По мере опускания земной коры эти дамбы надстраивались, и высота их в настоящее время достигает 15 и более метров. Скорость опускания составляет примерно 0,5–0,7 мм/год. Примером поднятия земной коры являются районы Северной Швеции и Финляндии, примыкающие к Ботническому заливу. Особенно это заметно на расположении портовых сооружений, часть из которых сейчас оказалась удалённой от моря.

Складчатые и разрывные тектонические движения по особенностям протекания и геологическим результатам значительно отличаются от колебательных. Они не длительные по времени и в истории Земли чередуются с периодами продолжительного покоя; являются необратимыми; имеют более высокие амплитуды и скорости; часто сопровождаются магматизмом.

Складки бывают антиклинальными (выпуклостью вверх) и синклинальными (выпуклостью вниз). Разрывные тектонические нарушения тесно связаны со складкообразованием. Когда напряжение в земной коре превышает предел прочности горных пород, складчатые деформации переходят в разрывные. Действуя на протяжении всей геологической истории Земли, тектонические движения препятствуют выравниванию рельефа земной поверхности, создают условия для развития экзогенных геологических процессов.

Мир и Беларусь. Какие тектонические процессы характерны для территории Беларуси? Приведите примеры проявления этих процессов.

Поразмышляем. Какие современные геоинформационные и космические технологии можно использовать для изучения тектонических движений?

Основные типы горных пород и минералов земной коры. Земная кора сложена горными породами, которые состоят из минералов. По происхождению выделяют три крупные группы пород (рис. 1-2).

Горные породы и минералы на поверхности Земли и в верхних слоях литосферы непрерывно подвергаются разрушению (выветриванию). Главными факторами выветривания горных пород являются колебание температуры, работа воды, ледников, живых организмов и ветра. Интенсивность выветривания горных пород зависит от их химического состава, структуры, текстуры и трещиноватости, а также от рельефа земной поверхности и климата.

Минералы возникли в результате физико-химических процессов, протекающих в недрах Земли и её географической оболочке. В настоящее время известно более 2500 минералов. Большинство из них редко встречается в природе. Около 100 минералов относятся к породообразующим.

По химическому составу минералы делятся на несколько классов. Самородные элементы образуют минералы, состоящие из одного химического элемента. Они химически неактивны, редко вступают в реакции. Образованные ими химические соединения неустойчивы и легко распадаются. К самородным элементам относятся: золото, платина, серебро, медь, сера, алмаз и др. Этот класс включает около 50 минералов, составляющих 0,1 % земной коры.

Клуб знатоков-географов. Алмаз — самый твёрдый минерал, им можно поцарапать любой другой камень. Однако он не слишком прочен. Когда швейцарские наёмники захватили сокровищницу бургундского герцога Карла Смелого, они по незнанию уничтожили все его алмазы, просто разбив их кувалдами. Карандаши из графита появились благодаря случайности: чешский фабрикант Гартмут как-то рассматривал продукцию своего завода — химические графитовые чашки, и нечаянно уронил и разбил одну из чашек. Осколок, падая, задел лист бумаги, на котором осталась черта.

Сульфиды чаще всего встречаются в виде соединений цветных металлов с серой. К ним относятся галенит, халькопирит, пирит, сфалерит и др. Многие минералы этого класса имеют гидротермальное происхождение и образуют месторождения полезных ископаемых. Сульфиды насчитывают около 250 минералов, составляющих 0,25 % земной коры.

Галоидные соединения являются солями соляной, фтористоводородной и других кислот. Они образуются при высокой температуре в результате магматических и гидротермальных процессов. В наземных условиях они формируются при выпадении солей в высыхающих водоёмах. В состав галоидных соединений входят калий, натрий, магний, кальций и другие металлы. Часто встречается и широко используется галит (поваренная соль). Он залегает в земной коре пластами мощностью в сотни метров на месте древних озёр и морей.

Оксиды и гидроксиды образуют около 200 минералов, которые составляют 17 % массы земной коры. Наиболее распространены минералы, включающие кварц, оксиды и гидроксиды железа и алюминия (гематит, бурый железняк, корунд и др.). Кварц относится к важным породообразующим минералам. Он составляет около 12 % массы земной коры.

Клуб знатоков-географов. Горный хрусталь, аметист, цитрин, раухтопаз, морион, авантюрин и некоторые другие — это всё разновидности одного минерала — кварца, отличающиеся друг от друга только цветом и незначительными индивидуальными особенностями. Самый красивый кварц — это аметист. В США есть долина аметистов, где их можно найти едва копнув.

Силикаты представляют собой различные соединения кремния. Это самые распространённые минералы в земной коре. Их известно около 800. Они являются главными породообразующими минералами. Образуются силикаты в основном в результате остывания и кристаллизации магмы в недрах Земли. К силикатам относятся оливин, гранаты, кварц, тальк, слюда и др.

Клуб знатоков-географов. Минерал нефрит в два раза прочнее стали. В Древнем мире из нефрита изготавливали прочное оружие, орудия труда и предметы культа, а позже также предметы обихода и украшения. В Китае нефрит называют «камнем жизни» и считают своим национальным камнем. По их мнению, он оказывает целительное действие, приносит благополучие и символизирует высшие человеческие добродетели. Старинная китайская пословица гласит: «Золото имеет цену, нефрит же бесценен». Существуют опасные для человека минералы, например, чароит — он бывает радиоактивен. В состав этого минерала часто входит стронций, эгирин, барий, множество сульфидов.

Фосфаты, или соли фосфорной кислоты, включают около 350 минералов. Они часто встречаются в земной коре, составляя 1 % её массы. Наиболее характерными представителями фосфатов являются апатит и фосфорит. В них вместо фтора часто содержится хлор.

Клуб знатоков-географов. В мире минералов есть свои «хамелеоны». Апатиты могут быть сине-зелёными, розовыми и сургучно-красными. Их название происходит от греческого слова, которое означает «обманывать».

Сульфаты представляют собой сернокислые соли кальция, натрия, бария, магния и других металлов. К сульфатам относятся ангидрит, гипс, мирабилит и др. Известно около 280 минералов этого класса. Многие из них входят в состав различных горных пород.

Карбонаты являются солями угольной кислоты. Чаще других встречаются карбонаты кальция и магния. Они образуют огромные толщи известняков и доломитов. К карбонатам относится около 80 минералов, составляющих 1,7 % массы земной коры. Наиболее распространённые породообразующие минералы этого класса — кальцит, доломит и др.

Органические соединения представлены небольшой группой минералов. К ним относится янтарь, который является окаменелой смолой деревьев неогенового и палеогенового периодов, озокерит (горный воск) и асфальт, которые образуются в результате преобразования нефти в земной коре.

Мир и Беларусь. Какие горные породы и минералы характерны для территории Беларуси? Месторождения какого вида полезных ископаемых наиболее распространены в Беларуси?

Подведём итоги. Динамика процессов в земной коре обусловлена дрейфом крупных … плит. Существует три варианта взаимодействия литосферных плит: …, … и горизонтальное … одной плиты относительно другой. Тектонические процессы — механические движения земной коры под воздействием … … Земли, формирующие … структуры. Земная кора сложена горными породами, которые образуют … . Минералы возникли в результате … процессов, протекающих в … Земли и её географической оболочке. По … составу минералы делятся на несколько классов.

Проверим свои знания. 1. Почему литосферные плиты находятся в постоянном движении? 2. Какие существуют группы тектонических движений? 3. Какие группы горных пород выделяют по происхождению?

От простого к сложному. 1. Какие формы рельефа образуются в результате складчатых и разрывных тектонических движений? 2. Какие процессы определяют тектонические движения? 3. От чего зависит интенсивность выветривания горных пород?

От теории к практике. 1. Подготовьте презентацию «Химические свойства минералов». 2. Какие свойства и особенности горной породы необходимо знать для её практического использования в хозяйственной деятельности?

Web-ресурсы.
Информационно-аналитический портал «GeoCenter.Info». Литосфера.

Универсальная научно-популярная онлайн-энциклопедия «Кругосвет».