Основи геоморфології (Едельштейн): розділ III

19.02.2017

Географічне поширення та групування морфологічних ландшафтів значною мірою визначаються великими рисами тектонічної структури і тісно з ними пов’язаними спільними морфологічними особливостями нашої планети. Важливу роль тут, безперечно, відіграють також розміри земної кулі і речовинний склад (літологія) як всієї планети в цілому так і окремих її ділянок і пануючі всередині неї фізичні умови.

Тому вивчення власне морфології суші незайвим буде гадати деякі основні відомості про складі, будові і загальної морфології землі.

Земля має форму, що наближається до эллипсоиду обертання, тобто являє сфероид. сплющений біля полюсів. За КЛЭРКУ елементи цього сфероїда наступні:

* Екваторіальний радіус (велика піввісь, a ) — 6 378,249 км.

* Полярний радіус (мала піввісь, b ) — 6 356,515 км.

* Довжина кола екватора — 40 075,72 км.

* Довжина меридіана — 40 007,47 км.

* Площа поверхні землі — 510 100 800 кв. км.

* Обсяг землі — 1 083 204 965 400 (кругло 1083 X 10 в 9-му ступені) куб. км.

ХЕЙФОРД дає дещо відмінні цифри:

* Велика піввісь (a) — 6 383,388 км.

* Мала піввісь (b) — 6 356,909 км.

Таким чином, різниця між великою і малою півосями становить близько 21 км.

* Величина стиснення землі (a-b):a по КЛЭРКУ 1:293.

* Величина стиснення землі (a-b):a по ХЕЙФОРДУ 1:297 ( Ми залишаємо тут без розгляду різницю між великою і малою півосями екватора, зважаючи на її невеликий величини ).

* середню величину стиснення можна прийняти рівною 1:296.

* Щільність землі в середньому дорівнює 5,6.

* Маса землі (у круглих цифрах) становить 6064 X 10 в 21-й ступеня кг.

За наявності континентальних виступів зі складним пристроєм поверхні і океанічних западин з різноманітним рельєфом ложа, дійсна фігура землі значно відхиляється від замкнутої фігури обертання сфероїда.

Зазначені нерівності надають певний вплив на форму поверхні рівня поля тяжіння, властивого землі.

якби ми уявили собі мережу каналів, що прорізають в усіх напрямках континенти і з’єднують один з одним океани, і потім уявили замкнуту поверхню такого роду, що в межах океанів вона співпадала б з середньою поверхнею цих останніх, а в межах континентів — з поверхнею уявних каналів, то ми отримали б фігуру, в будь-якій точці прямовисна лінія приймає напрям, нормальне до її поверхні. Така уявна фігура отримала в науці назву геоід.

За своїми обрисами геоід загалом близький до сфероиду обертання землі: в межах континентів його поверхню відхиляється від поверхні сфероїда обертання на величину всього лише від 50 до 150 м, в межах же океанів як вже сказано, вона майже повністю збігається з водяною оболонкою землі.

З сказаного ясно, що поверхні рівня поля тяжіння, породжувані масою обертової землі, тобто геоїда, зберігають, незважаючи на значні неправильності земної поверхні, досить правильну форму, дуже близьку до эллипсоиду обертання, тобто до тієї форми, яку прийняла б земна поверхня, якби земля у всій своїй масі була рідкою. Ця обставина вельми примітно, так як можна було б очікувати, що великі нерівності земної поверхні (океани і континенти) надають сильне спотворюючий вплив на форму геоїда.

Відсутність у дійсності такого сильного спотворення можна пояснити тільки тим, що то надлишковий привабливе дію виступів суші (континентів і великих островів) і недолік тяжіння западин, якого можна б очікувати, насправді компенсуються (врівноважуються) меншою щільністю мас під першими і більшою — під другими.

це Явище, встановлене спостереженнями ще в середині минулого століття лягло в основу вчення про так звану изостазии. тобто вчення про рівновагу мас в земній корі. Надалі нам доведеться принагідно стосуватися значення явищ изостазии для розвитку форм земної поверхні.

В останні роки з’явилися роботи, автори яких доводять, що насправді поверхня геоїда набагато сильніше відхиляється від поверхні сфероїда, ніж це зазвичай приймається. Але ці твердження вимагають ще подальшої перевірки та підтвердження.

Причина зазначеного вище нерівномірного розподілу щільності в земній корі залежить від внутрішньої будови і речовинного складу земної тіла, про що необхідно сказати кілька слів.

(До початку глави)

Більш достовірні уявлення ми можемо скласти собі про склад і будову лише самої зовнішньої земної оболонки товщиною в кілька десятків кілометрів. Про більш глибоких частинах ми можемо судити лише приблизно, на підставі даних спостережень над поширенням всередині землі сейсмічних коливань (сейсмічних хвиль) і частково опосередковано, за аналогією з будовою і складом тих осколків небесних тіл, які час від часу падають на землю у вигляді так званих метеоритів. Сукупність всіх даних такого роду дозволяє з упевненістю говорити про те, що земля має концентрично-зональним будовою, тобто складається з концентричних оболонок різної щільності і різного речовинного складу, відділяються один від одного більш або менш різкими граничними поверхнями. Щодо глибини залягання цих поверхонь погляди більшості вчених загалом сходяться. Що стосується їх речовинного складу, то в цьому відношенні існує деяка розбіжність в думках. За ГОЛЬДШМИДТУ (V. M. Goldschmidt. Die geochemischen Verteilungsgesetze der Elemente. Videnskaps Selskapet Skrifter. 1928) найбільш імовірним видається така будова землі (рис. 8):

1. Сама зовнішня оболонка землі, яку прийнято звичайно називати земною корою, потужністю близько 120 км, складається, головним чином силікатів і тому може бути названа силікатною оболонкою. Середня щільність її дорівнює 2,8.

2. Нижче, приблизно до глибини 1200 км, йде так звана эклогитовая оболонка. складається з знаходяться під великим тиском основних силікатів і володіє середнім мінералогічним складом, близьким до эклогиту (до гірської породі зернистою, рідше сланцеватой структури, що складається, головним чином, з омфацита і граната, часто з домішкою смарагдита, каринтина або рогової обманки).

3. Далі, до глибини 2900 км, слід зона, що складається переважно з окисних і сірчистих сполук і називається тому сульфідно-окисної зоною. Її середня щільність дорівнює 5-6.

4. Нарешті, сама внутрішня чаксть землі складається з самородних металів, головним чином з нікелевого заліза з домішкою кобальту та ін. За своїм складом вона схожа з залізними метеоритами. Середня питома вага її становить близько 8, а в центрі землі доходить до 11,5.

Ми не зупиняємося на інших схемах будови глибоких частин нутрощі землі, так як власне для геоморфології це питання не має істотного значення.

Торкнемося ще тільки коротко будови найбільш важливою для нас силікатної оболонки, що носить в геології найменування літосфери.

(До початку глави)

Сама зовнішня зона літосфери, що складається переважно з порід, склад яких характеризується переважанням алюмосилікатів і кварцу, отримала, за пропозицією ЗЮССА, найменування саль. або, як тепер охочіше говорять, сиаль (Sial). В її складання головну роль відіграють породи осадові і кристалічні, характеру гранітів і гнейсів. Середня питома вага її дорівнює приблизно 2,7. Вона не утворює суцільний оболонки навколо всієї земної кулі: сиалевыми масами складаються, головним чином, виступи земної кори (континентальні масиви), між тим як на дні океанів вони або зовсім відсутні (наприклад, на дні Тихого океану), або ж залягають лише порівняно тонким шаром (як можна припускати на підставі сейсмічних даних, на дні Атлантичного океану). Середня потужність сиаль близько 16-20 км; під континентами вона, можливо, місцями сильно потовщена, до декількох десятків кілометрів.

Під сиалевой оболонкою залягає утворює суцільну зону навколо всієї землі симатическая зона. названа так ЗЮССОМ за домінуванням в її складі гірських порід, багатих змістом магнезіальних (і залізистих) силікатів (Sima). Вона представлена до глибини близько 120 км, головним чином, базальтами (базальтова зона. за ДЕЛІ). Межа між симатической і вище лежачої сиалевой (гранітної, за ДЕЛІ) зонами дуже неправильна: в межах океанів вона утворює виступи, під континентами, навпаки, місцями глибоко опускається вниз. Густота її в середньому близько 3-3,2. Нижче 120 км вона переходить у вже згадувану эклогитовую оболонку ГОЛЬДШМИДТА, що йде до глибини 1200 км ( у схемі ГОЛЬДТШМИДТА назву «сіма» додається до цієї эклогитовой зоні ).

У розумінні фізико-хімічних умов, в яких знаходяться мінеральні маси, літосфера, за ВАН-ХАЙЗУ, розпадається на наступні зони:

1. Верхня зона катаморфизма. або розпаду. Вона характеризується помірними температурами і помірними тисками; цим визначається і напрямок відбуваються в ній хімічних реакцій. Останні йдуть, головним чином, у напрямку перетворення більш складних сполук на більш прості, ведуть до збільшення молекулярного обсягу знову утворюються молекулярних сполук і супроводжуються виділенням тепла. Типовими для цієї зони є реакції гідратації, окислення і витіснення кремнекислоти з її сполук вуглекислотою.

2. Зона катаморфизма в свою чергу поділяється на дві підзони або пояси:

а) пояс вивітрювання (кора вивітрювання), де тільки що зазначені реакції окислення, гідратації і карбонізації йдуть найбільш інтенсивно; цей пояс простягається вниз до рівня грунтових вод;

б) пояс цементації. в якому реакції окислення відступають на задній план і де відбувається цементація гірських порід мінеральними сполуками, злущується з розчинів, притекающих зверху.

Завдяки помірному тиску і помірній температурі, гірські породи в зоні катаморфизма реагують на динамічні напруги, як тендітні тіла (за винятком таких по суті свого характеру пластичних порід, як, наприклад, глини); тому цій оболонці ВАН-ХАЙЗ запропонував присвоїти назву зони крихкості.

2. Нижче зони катаморфизма йде зона анаморфизма. або утворення складних силікатних з’єднань. Вона характеризується великими тисками і високими, доходять до точки плавлення гірських порід, температурами. Напрямок хімічних реакцій протилежно тому, що має місце в зоні катаморфизма, тобто тут з оксидів, карбонатів та гідратів утворюються силікати, майже завжди безводні і володіють меншими молекулярними обсягами, ніж ті, з яких вони сталися.

Товщі гірських порід, що знаходяться в зоні анаморфизма, унаслідок зазначених умов, піддаються регіонального метаморфізму і знаходяться, крім того, в стані пластичності, чому ВАН-ХАЙЗ і дав їй назву зони пластичності. або зони плинності. гірських порід.

В результаті регіонального метаморфізму гірські породи в зоні анаморфизма перетворюються в кристалічні сланці.

Само собою зрозуміло, що ці процеси йдуть тим інтенсивніше, чим глибше залягають товщі гірських порід. Тому БЕККЕ і ГРУБЕНМАНН запропонували всю зону анаморфизма підрозділити у свою чергу на три підзони або пояси: верхній (эпизону ), середню (мезозону ) і нижню (катазону ).

Для верхньої характерно переважання филлитов, кварцитів, порфироидов, конгломератовых сланців, серпентинів, эпидотовых, хлоритовых та інших сланців.

Для середньої — слюдяних сланців. гранатових сланців, эпидозитов, гранулітів, амфіболітів, слюдяних гнейсів, роговообманковых гнейсів, ставролитовых сланців, нефриту, мармурів, кварцитів і т. п.

Для нижньої — біотитових, кордиеритовых силлиманитовых, піроксенових, гранатових гнейсів, гранатово-слюдяних сланців, жадеитов, авгитовых порід, эклогитов і т. п.

На одностороннє тиск породи в межах цієї зони реагують, як пластичні тіла. В зоні анаморфизма ще можливе існування пустот до глибини близько 30 км.

Залягає нижче магматична зона знаходиться не в рідкому, а в твердому і сильно нагрітому, а тому (беручи під увагу також тяжіє над нею високий тиск, пластичному стані.

Те обставина, що подкоровые маси всередині землі знаходяться хоча і в твердому, але в той же час в сильно нагрітому пластичному стані, обумовлює здатність літосфери робити повільні вертикальні позитивні і негативні руху, так звані эпейрогенические руху, мають величезне значення у розвитку рельєфу, як всієї земної кулі, так і окремих його частин. Справа в тому, що такі сильно нагріті, що перебувають під величезним тиском маси реагують на швидкі механічні удари, як тверді тіла, а на повільні механічні зусилля — як в’язкі рідини. Нерівності рельєфу земної поверхні (височини і гірські западини) з плином часу змінюють свій вигляд: гори, денудируясь, знижуються, западини заповнюються акумулятивних матеріалом. В результаті вага тяжіють над подкоровыми масами окремих відрізків літосфери з плином часу змінюється, а це має своїм наслідком виникнення повільних переміщень в подкоровых масах.

Нижче ми ще повернемося до розгляду випливають з цих переміщень змін рельєфу земної поверхні. Крім того, не можна упускати з виду, що в місцях, де подкоровые маси раптово або взагалі швидко звільняються від тяжіє над ними тиску, вони переходять у розплавлене, рідкий стан, виробляючи в сприятливих для того частинах земної кори вулканічні виверження, отже, також впливають і таким шляхом безпосередній вплив на морфологію землі.

(До початку глави)

Для повноти додамо ще кілька слів про химизме зовнішньої оболонки нашої планети, так як і це питання не може не цікавити геоморфологов.

Достовірні уявлення про хімічному складі є тільки для зовнішніх 16 км земної кори. На підставі декількох тисяч аналізів вивержених гірських порід ( осадові породи можна при цих розрахунках не брати до уваги, так як вони є похідними від вивержених ) КЛЭРК і ВАШИНГТОН вирахували наступний елементарний склад зовнішньої оболонки земної кори ( у відсотках):

Короткий опис статті: будова літосфери Глава III другого видання підручника Эдкльштейна ОСНОВИ ГЕОМОРФОЛОГІЇ Яків Самойлович Едельштейн, глава III, геоморфологія, геоморфологічний, основи геоморфології, 1947 рік, підручник.

Джерело: Основи геоморфології (Едельштейн): розділ III

Також ви можете прочитати