Структура Землі досить складна. Поки що петрофізики (вчені, що вивчають фізику гірських порід) цікавляться тільки земною корою, де можна знайти нафту, газ та корисні копалини. Але геофізики, досліджують будову Землі, займаються вивченням більш глибоких шарів, тому що вони впливають на швидкість і напрямок сейсмічних хвиль, що викликають землетруси. Це обумовлює важливість знання того, що таке тектонічні структури.
Відомості про внутрішню будову Землі необхідні для розуміння тектоніки плит. Доброю аналогією подання про те, як виглядає наша планета всередині, є фрукт персика або сливи. Якщо розрізати його навпіл, то можна побачити, що він складається з трьох частин: дуже тонкої шкірки, насіння значного розміру, розташованого в центрі, і маси плоду навколо нього. Земля в розрізі виглядає дуже схоже: тонка кора зовні, ядро в центрі і потужний шар, що становить більшу частину маси Землі.
Земна кора
Існує два її типи:
- Тонка океанічна, що лежить в основі басейнів океанів.
- Більш товста континентальна, що знаходиться, відповідно, під континентами.
Низька щільність континентальної кори дозволяє їй «плавати» на мантії, щільність якої значно нижче. До складу океанічної в основному входить базальт, а континентальну, як правило, становить граніт.
Мантія Землі
Вважається, що вона складається в основному з багатою олівіном породи. Її температура може бути різною, що залежить від глибини. Найнижчі її показники безпосередньо під корою. Найвища відзначається при контакті речовини мантії з тепловиділяючим ядром. Стійке підвищення температури зі збільшенням глибини носить назву геотермічного градієнта. Ця фізична величина обумовлює різну поведінку породи, на підставі чого мантія поділяється на дві різні зони.
Скелі у верхній частині мантії холодні і крихкі. Завдяки цьому вони можуть руйнуватися під впливом напруги і викликати землетруси. У нижній частині камені гарячі і м’які (але не розплавлені). Вони не руйнуються під впливом зовнішніх сил, а розтікаються.
Ядро Землі
Вважається, що воно складається із сплаву заліза і нікелю. Цей склад заснований на розрахунках його щільності. Також враховується той факт, що багато метеорити (які вважаються частинами внутрішньої частини планетарного тіла) являють собою залізо-нікелеві сплави. Ядро є своєрідною пічкою Землі, тому що воно містить радіоактивні матеріали, що виділяють тепло при розщепленні на більш стабільні речовини.
Воно ділиться на дві різні зони. Зовнішнє ядро рідке, так як температура там достатня для плавлення залізо-нікелевого сплаву. Внутрішнє ядро є твердим, хоча його температура вище, ніж у зовнішнього. Тут величезний тиск, що створюється вагою вищерозміщених порід, достатньо сильне, щоб щільно стиснути атоми і запобігти його трансформацію в рідкий стан.
Що таке тектонічні структури
Вони є великими ділянками земної кори, їх розміри обмежують глибинні розломи. Вивченням будови і руху земної кори займається тектоніка.
Слід зазначити, що тектонічні структури, такі як платформи і рухомі пояси, є найбільшими. Платформа являє собою відносно стійке ділянка земної кори. Поверхня її досить плоска. Її характерною рисою є двошарову будову: вона складається з кристалічного фундаменту, складеного давніми твердими породами (він розташований знизу), та осадового чохла, який сформували більш пізні відкладення. В тектонічній структурі Росії, наприклад, виділяють Сибірську платформу і Східно-Європейську плиту.
На платформі є щити і плити. Перший являє собою піднятий до земної поверхні ділянку кристалічного фундаменту, частково покритий осадовим чохлом. Друга є такою ділянкою платформи, фундамент якого занурений на глибину, його повністю покриває осадовий чохол. Рухомий пояс – це подовжений ділянка земної кори, в межах якого відбувалися і відбуваються рухи земної кори.
Таким чином можна вважати, що такі тектонічні структури земної кори, є основними. Їх будова обумовлює склад елементів поверхні планети. Наприклад, тектонічна структура рівнини, може включати фундамент і осадовий чохол.
Вивчення геологічних процесів
Сучасне розташування шарів гірських порід в корі визначають історичні геологічні події. Вони варіюються від повільних і поступових, таких як ерозія і тектоніка плит, до катастрофічних, таких як метеорні удари або виверження вулканів. Ці процеси постійно змінюють геометрію гірських порід, що складають земну кору. Дане явище спостерігається як на континентах, так і під океанами. Рельєф земної поверхні залежить від того, на якій тектонічній структурі відбувається його формування.
Поверхнева кора досить жорстка, але розбита на кілька пластин, які можуть вільно переміщатися по мантії. Близько 75% поверхні Землі вкрито океанами, під кожним з яких знаходиться одна або кілька пластин. Континенти являють собою маси суші (переважно над рівнем моря), які також складаються з однієї або декількох плит. Їхній рух відносно один одного називається тектонікою плит. Ці процеси вчені почали детально вивчати більш 150 років тому.
Розвиток теорій
Тектоніка плит і міграція континентів – центральна особливість сучасної теорії будови Землі. Вперше ця концепція була згадана Антоніо Снайдер-Пеллегріні в 1858 році, який приписав її біблійного потопу. У 1912 році Альфред Вегенер висунув теорію, яка враховувала рух континентів і явне блукання Північного і Південного полюсів. Проте лише в середині 1960-х років вона була прийнята геологічним співтовариством.
Спочатку теорія була названа терміном «дрейф континентів». Однак з’ясувалося, що багато інші частини поверхні також рухаються і не переміщають на собі материки, тому термін «тектоніка плит» є кращим, так як він більш правильно описує реальну ситуацію.
Розвідка дна океану, проведена в 1960-х роках в рамках проекту глибоководного буріння, показала, що система хребтів оточує земну кулю приблизно посередині кожного океану. Скелі в цих підводних гірських системах дуже молоді порівняно з іншою частиною морського дна. Після вивчення морського дна теорія Вегенера була розширена. В неї було включено рух порід під континентами. Цей процес назвали субдукцией.
Процеси в земній корі
Конвергентні межі тектонічних структур (тобто між тими, які рухаються в різні сторони) викликають стиснення земної кори, що призводить до її складчастості, надмірного підняття або потовщення. Розбіжні кордону викликають рифтинг (утворення западин), зниження або стоншення. Вивчення процесів земної кори дозволяє виявити тектонічну структуру рельєфу.
Зіткнення плити морського дна з континентальної платформою зазвичай призводить до виникнення гірських систем, таких як Скелясті гори (розташовані вздовж західного узбережжя Північної Америки), Анди і Аппалачі. Зіткнення двох континентальних плит також створює гори, такі як Гімалаї на кордоні Індійського і Азіатського субконтинентов.
Структура
Земля розділена приблизно на вісім великих, жорстких, але смещающихся плит і безліч малих. Основні плити підтримують одне (або більше) масивне континентальну плато, часто зване кратоном.
Існує три типи кордону основних тектонічних структур, а саме:
- Расходящаяся (міжпланетний рифт).
- Сдвиговая (де плити ковзають один за одним).
- Сходиться (де стикаються дві плити, одна з яких зазвичай піддається субдукції і поглинання).
Рифтинг створює серединно-океанічні хребти і розширює океани. Субдукция звужує океан, а згин пластин створює прибережні гори.
Формування
Тектоніка плит змінює положення і форму континентів і океанів за період, що становить приблизно 4 мільярди років. Гідротермальні процеси сконцентрували більшість відомих металевих рудних тіл уздовж кордонів конвергентних плит, наприклад, золоті родовища Каліфорнії і Аляски.
Гідротермальні процеси також активні межах розходяться плит, таких як серединно-атлантичний хребет і Червоне море.
Крім того, межі конвергентних плит створюють умови, які дозволяють накопичувати нафта в морі або на суші біля берега. Оскільки скелі згинаються за рахунок руху плит, утворюються пастки вуглеводнів. Тепло і тиск, створювані обпадаючими плитами, допомагають вивільняти нафту з порід, залишаючи її вільної міграції в такі пастки.
Зниження, підняття і утворення гір – терміни, що використовуються геологами, щоб описати рух однієї частини тектонічної структури щодо іншої.
Причиною переміщень є напруга, створювана відносним рухом плит континентального і морського дна. Як правило, це дуже повільні процеси, тому вченим необхідно робити надзвичайно точні спостереження, щоб побачити їх результати. Наприклад, Скелясті гори все ще ростуть зі швидкістю кілька сантиметрів на сотню років-за ковзання Тихоокеанської плити щодо західного краю Північноамериканської. Відповідно, всі ці процеси обумовлюють взаємозв’язок форми рельєфу і тектонічної структури.
Геосинклиналь
Це рухлива частина земної кори витягнутої форми. Вона є фундаментальною геологічної одиницею і тектонічною структурою. Геосинклиналь утворена осадовими породами, відкладеними під морем паралельно берегової лінії. Вона збільшується доти, поки триває осідання.
Класична геосинклиналь розділена на дві частини:
1. Миогеоклин (miogeocline).
2. Эугеоклин (eugeocline).
Перша складається з відкладень, які утворюють континентальний шельф, а друга – з відкладень на узвишші в більш глибоких водах на деякій відстані від берега.
Освіта геосинклиналей
Джерелом опадів для цих тектонічних структур є континентальний кратон. У прикладі з Північною Америкою більша частина опадів з материка в кінцевому підсумку скидається в Атлантичний океан і в Мексиканську затоку.
Геосинкліналі відкладаються вздовж заднього краю. Якщо континентальна плита змінює своє відносне напрямок руху, а задня кромка стає передній, геосинклиналь стискається і складається. Це сталося у східній частині Північної Америки і призвело до складання Аппалачів. Седиментація для формування геосинкліналі являє собою основний геологічний цикл, який розвивається протягом кількох сотень мільйонів років і може повторюватися кілька разів.
