§ 2. ПРИРОДНЫЕ ПРИЧИНЫ ТРАНСФОРМАЦИИ ЛИТОСФЕРЫ

Нарушение геоэкологических функций литосферы оказывает прямое или опосредованное влияние на комфортность существования растительного, животного мира и человеческого общества. В экстремальных случаях может приводить к их гибели (вымиранию).

Основные природные причины изменений функций литосферы: активизация тектонических движений, вулканической деятельности, столкновение Земли с астероидами. Кроме прямого воздействия на биоту эти процессы могут вызывать резкое увеличение содержания углекислого газа в атмосфере, повышение температуры воздуха и морской воды. В результате происходит массовое вымирание животных и гибель растительности.

В мире всё взаимосвязано. Какая существует взаимосвязь между вымиранием животных на границе мелового и палеогенового периодов и метеоритами?

Влияние современных тектонических и геоморфологических процессов на состояние окружающей среды.

Землетрясения. Это внезапное освобождение энергии земных недр в виде упругих сейсмических волн. Они распространяются во всех направлениях и часто приводят к катастрофическим изменениям земной поверхности. Интенсивность землетрясения зависит от количества выделившейся в области очага землетрясения энергии и глубины его залегания.

П1

Большая часть крупных землетрясений приурочена к областям альпийской складчатости. Интенсивность землетрясений здесь достигает 7–10 баллов по 12-балльной Европейской макросейсмической шкале.

В сейсмически опасных районах проживает более половины населения Японии, в Китае — одна треть, в США — одна седьмая часть граждан (рис. 12).

Землетрясение — это комплексное бедствие с прямым и косвенным вторичным воздействием в виде оползней, цунами, пожаров, снежных лавин и т. д. Оно может приводить к огромному количеству жертв и большим материальным убыткам. По числу жертв землетрясения уступают только наводнениям и ураганам и занимают третье место среди опасных природных явлений. Всего же в ХХ в. в результате землетрясений погибло около 800 тыс. человек.

Поработаем с атласом. О каком из последних землетрясений вы узнали из средств массовой информации? Покажите на карте регион, где произошло это землетрясение.

Клуб знатоков-географов. Общий ущерб от разрушения зданий в Каракасе (Венесуэла) при землетрясении в 1967 г. превысил 100 млн долл., при этом погибло 250 человек. Исключительно тяжёлым по своим социально-экономическим последствиям было Спитакское 9–10-балльное землетрясение в Армении 7 декабря 1988 г., когда число погибших превысило 25 тыс. человек, а убытки составили свыше 8 млрд руб.

Сильные землетрясения изменяют конфигурацию водоразделов и горных хребтов, береговой линии морей и океанов, приводят к образованию рвов и трещин, новых прибрежных и подводных равнин.

Клуб знатоков-географов. При Гоби-Алтайском 12-балльном землетрясении (Монголия) в 1957 г. хребет Гурван-Сайхан высотой до 4000 м и протяжённостью 257 км был поднят и сдвинут к востоку. Образовались многочисленные разрывные нарушения, грабены шириной от 800 м до 3,5 км. Водораздельный участок р. Битуут протяжённостью 3 км и шириной 1,1 км опустился на 328 м. Землетрясение в штате Миссури (США) в 1811 г. привело к тому, что на нескольких тысячах квадратных километров произошли большие изменения в уровне поверхности земли. Огромные участки были подняты и опущены на 6 м, осушены болота, изменено направление р. Миссисипи, возникли новые озёра.

Мир и Беларусь. Возможны ли землетрясения в ХХI в. на территории Беларуси? Как они связаны с особенностями геологического строения нашей страны?

Клуб знатоков-географов. В результате землетрясения на Центральном Памире в 1911 г. огромная масса обломочного материала объёмом более 2 млрд м³ обрушилась с правого борта долины р. Бартанг, завалила реку, обусловив образование узкого и глубокого Сарезского озера. Под завалом был погребён кишлак с людьми. Второй кишлак оказался под водой нового озера. При 9–10-балльном Хаитском землетрясении в 1949 г. на территории Таджикистана в результате обвалов, схода лёссовых оползней, грязекаменных лавин было завалено 33 посёлка, разрушено полностью или частично — 150.

Землетрясения относятся к быстродействующим геологическим процессам. Продолжительность главного толчка редко достигает минуты, обычно это несколько секунд. Это бедствие застаёт людей врасплох и поэтому приводит к большим жертвам. Повторные подземные толчки могут проявляться в течение длительного времени, но к ним население уже подготовлено. По площади действия землетрясения различаются в зависимости от магнитуды и глубины расположения очага.

Извержение вулканов — одно из самых интересных и грозных явлений природы (рис. 13). С деятельностью вулканов связывают вымирание отдельных видов животных и возникновение новых. Многие исследователи связывают эпохи оледенения четвертичного периода с вулканическими циклами. Извержения вулканов преобразуют рельеф и речную сеть, почвенно-растительный покров. Продукты извержения засыпают целые города.

Проявление современного вулканизма на суше приурочено к областям альпийской складчатости. Большинство действующих вулканов расположено на Тихоокеанском побережье Северной и Южной Америки, на Алеутских островах, Камчатке, Японских островах, Индонезийском архипелаге, в Новой Зеландии и бассейне Средиземного моря.

Поработаем с атласом. В каком европейском государстве произошло извержение вулкана в 2010 г., парализовавшее авиасообщение: 20 тыс. отменённых рейсов и миллионы не вылетевших пассажиров в разных аэропортах мира? Покажите на карте государство, на территории которого находится этот вулкан.

К факторам вулканической деятельности, обладающим разрушительной силой, относят взрывную волну, лавовые потоки, пепел и вулканические аэрозоли. Все эти показатели уменьшаются по мере удаления от вулкана.

При катастрофическом извержении вулкана в радиусе до 20 км происходит полное уничтожение и погребение многих компонентов природной среды, хозяйственных построек, коммуникаций. В радиусе примерно до 30 км наблюдается частичная гибель людей и биоты, в основном из-за воздействия пепла.

П2

Клуб знатоков-географов. В зоне сильных пеплопадов животные гибнут из-за возникшей бескормицы, от отравления корма, жажды, из-за повреждения пищевода угловатыми частичками пепла, из-за ожогов. Сильные пеплопады приводят и к человеческим жертвам. В 1994 г. г. Рабаул и его бухта, расположенные на одном из островов Новой Гвинеи, были погребены под вулканическим пеплом, выброшенным в результате извержения вулкана Матури. Извержение этого же вулкана в 1937 г. привело к гибели 500 человек, а всё население города было эвакуировано.

В радиусе нескольких тысяч километров преобладает химическое воздействие пепла. Попадая с осадками в водоёмы и почву, пепел существенно изменяет химический состав воды. Это вызывает качественные и количественные изменения в видовом составе животных и растений, в реках и озёрах наблюдается гибель рыбы.

Клуб знатоков-географов. При Большом Толбачинском извержении (СССР) в 1975 г. пепловая туча распласталась над Камчаткой и за её пределами на площади 1000 м², были засыпаны растительность и оленьи пастбища, над полуостровом шли шлаковые ливни. Воды рек и озёр приобрели высокую кислотность и стали непригодными для питья. Животные погибали от бескормицы и жажды. Во время извержения Ключевского вулкана в 1945 г. за 10 часов было выброшено 27 млн м³ газа.

Огромный ущерб могут принести процессы, не связанные напрямую с вулканической деятельностью: обвалы, обломочные лавины, грязевые потоки. Горячие продукты извержения, осаждаясь на ледниках и снежниках, вызывают их быстрое таяние и образование грязевых потоков. Эти потоки перемещаются со скоростью 20–50 км/ч и уничтожают всё на своём пути.

Поразмышляем. Почему нет точных прогнозов землетрясений, извержений вулканов, цунами?

Вулканическая деятельность оказывает не только отрицательное, но и положительное влияние на жизнедеятельность человека. Например, термальные воды, подогреваемые внутренним теплом Земли, обладают высокими бальнеологическими свойствами, дают тепло, которое можно использовать для сельскохозяйственных, бытовых и промышленных целей.

Клуб знатоков-географов. Для районов современного вулканизма характерна высокая биологическая продуктивность растительности. Это связано с высокой гидрофильностью вулканических почв, их хорошими питательными свойствами и благоприятным фильтрационным режимом. Некоторые виды трав растут со скоростью 10 см/сутки, обильная кормовая база способствует повышению численности животных и их выживаемости. Всё это способствует тому, что население вулканических областей растёт и старается расселиться ближе к вулканам.

Цунами представляют собой морские гравитационные волны, обладающие большой разрушительной силой, возникновение которых чаще всего связано с сильными подводными или прибрежными землетрясениями. Но могут быть и другие причины возникновения цунами. Это подводные вулканические извержения, огромные подводные или береговые оползни и обвалы, искусственный сброс в океан больших масс пород или льда, подводные взрывы ядерных зарядов, падение в океан гигантских метеоритов.

П3

75 % случаев цунами приходится на Тихоокеанское побережье, которое на протяжении многих веков подвергается их опустошительным ударам. С районом Средиземного моря связано 12 % случаев цунами, с Атлантическим океаном — 9 %, с Индийским океаном — 4 % (рис. 14).

К менее значимым причинам природных нарушений геоэкологических функций литосферы относятся эрозионные процессы, заболачивание, многолетняя мерзлота и другие.

Степень подверженности берегов рек эрозионным процессам зависит от состава и состояния размываемых пород, экспозиции береговых склонов, конфигурации русла реки и тектонических движений. Особенно интенсивно разрушение берегов происходит в период половодий и паводков.

Клуб знатоков-географов. В долине Оби поймы, сложенные талыми песками и супесями, разрушаются со скоростью до 33 м в год, при глинистом составе отложений скорость размыва уменьшается до 7–10 м, а на отдельных участках — до 3 м. На севере Восточно-Европейской равнины на некоторых участках крупных рек скорость размыва берегов достигает 10–40 м/год.

Большая скорость размыва речных террас мешает нормальной жизни человека и приводит к значительному материальному ущербу. В зону разрушений попадают трассы шоссейных и железных дорог, линии связи и электропередач, газо- и нефтепроводы, промышленные сооружения и жилые дома, сельскохозяйственные угодья, сады и огороды.

П4

Заболачивание развивается в условиях влажного климата и равнинного рельефа, при близком к поверхности залегании подземных вод.

Заболачивание наносит ущерб лесному хозяйству. Ухудшается водный режим почв сельскохозяйственных земель, что препятствует получению высоких и устойчивых урожаев. Материальный ущерб от заболачивания связан и с дополнительными расходами на проведение осушительных мероприятий при подготовке территорий к строительству и для защиты уже построенных сооружений. Процесс заболачивания длительный. Это позволяет человеку прервать его или предотвратить, чтобы избежать материальных и других потерь.

Основная масса многолетней мерзлоты является реликтом ледникового периода (рис. 15).

Поработаем с атласом. Найдите на карте основные регионы распространения многолетней мерзлоты.

Многолетние мёрзлые породы, и особенно деятельный слой, являются зоной активного образования мелких и средних форм рельефа. Здесь наблюдаются пучение грунтов, перемещение на склонах по многолетней мерзлоте переувлажнённых горных пород, образование отрицательных форм рельефа в результате таяния подземных льдов и другие физико-географические процессы (рис. 16). Они определяют неустойчивость зданий, дорог, трубопроводов и других сооружений, построенных на многолетней мерзлоте. Для обеспечения хозяйственной деятельности в зоне многолетней мерзлоты необходимо тщательное изучение мерзлотных процессов.

П5

В мире всё взаимосвязано. Как таяние многолетней мерзлоты может повлиять на изменение климата Земли?

Клуб знатоков-географов. Землетрясения на Земле происходят примерно 500 тыс. раз в год, людьми ощущается только пятая их часть. Незначительные и незаметные землетрясения происходят до 8 тыс. раз в день. Землетрясения, которые можно почувствовать, случаются 55 тыс. раз в год. Средние и сильные землетрясения приводят к разрушениям (около тысячи раз в год). Мощнейшие землетрясения — редкое явление, они происходят один раз в 20 лет. При землетрясении такого масштаба в 1556 г. в Китае погибло более 800 тыс. жителей. Землетрясение с магнитудой выше 10 ни разу не было зафиксировано (табл. 1*).

Таблица 1*. Количество землетрясений разной энергии, происходящих на Земле за год

В среднем за год вулканы выбрасывают примерно 2 млрд т вулканического пепла. Из-за этого при извержении вулканов уменьшаются прозрачность воздуха и солнечная радиация, увеличиваются облачность и количество осадков. При извержении вулканов в атмосферу поступает большое количество газов: углекислый газ, галоиды (хлориды, фториды), сернистый газ, сероводород, аммиак, мышьяк, бор, тяжёлые металлы и др. Повышенное содержание в воздухе вредных веществ оказывает негативное влияние на здоровье людей. Извержения вулканов по времени действия могут быть быстрыми, продолжительностью до нескольких дней, а могут эпизодически повторяться в течение длительного времени.

Разрушительная сила цунами зависит от интенсивности породившей её причины (землетрясения), расстояния места зарождения от берега, изначальной высоты волны, особенностей рельефа дна на пути цунами и очертаний береговой линии. Особенно она велика в условиях сужающихся бухт и проливов. При уменьшении их глубины существенно возрастает высота волны. В масштабе всей Земли интервал повторения крупных цунами составляет в среднем 10 лет. В настоящее время опасность цунами и возможные экологические последствия возрастают. Это связано с активным освоением шельфа Мирового океана.

Овражная эрозия широко распространена в южной части лесной зоны, в лесостепной и степной зонах. Здесь её развитию способствует характер покровных отложений, значительная расчленённость рельефа, режим таяния снега и ливни. Способствуют образованию оврагов неправильная распашка земель, вырубка леса и массовый выпас скота. Овражная эрозия оказывает большое влияние на изменение окружающей среды. Расчленяя территорию, овраги делают её неудобной для хозяйственной деятельности.

Эрозия почвы ведёт к разрушению плодородного гумусового горизонта. Она уменьшает содержание в почве органического вещества, азота и других минеральных веществ, необходимых для питания растений. Всё это ведёт к большим материальным потерям, связанным со снижением урожайности и ухудшением условий обработки почв.

Зона многолетней мерзлоты на Земле охватывает около 35 млн км², или почти 25 % суши. Она занимает значительную часть Евразии, Северной Америки, Антарктиду и её шельфовую зону, все острова Северного Ледовитого океана и часть высокогорных областей. Толща многолетнемёрзлых пород неоднородна. В ней часто встречаются включения льда различной формы и мощности. Особенно крупными бывают слои ископаемого льда, образовавшегося в эпоху оледенения и перекрытого рыхлыми отложениями.

На многолетней мерзлоте лежит слой грунта, оттаивающий летом и замерзающий зимой. Он называется деятельным слоем. Его мощность колеблется от нескольких сантиметров до 5–7 м. Она зависит от климатических условий, состава горных пород, растительного покрова, экспозиции склонов и других факторов.