Автор: Короновский Н.В.
Теги: общее школьное образование общеобразовательная школа науки о земле геологические науки геология учебное пособие
ISBN: 5-7107-8528-8
Год: 2005
Текст
КЛАССЫ
УЧЕБНОЕ
ПОСОБИЕ
d р о ф а
Н. В. Короновский
ГЕОЛОГИЯ
10-11
ПРОФИЛЬНОЕ
ОБУЧЕНИЕ
Н. В. Короновский
ГЕОЛОГИЯ
10'11
КЛАССЫ
ЭЛЕКТИВНЫЕ КУРСЫ
УЧЕБНОЕ
ПОСОБИЕ
Допущено
Министерством образования и науки
Российской Федерации
d р о ф а
МОСКВА
2005
УДК 373.167.1:55
ББК 26.3я721.6
К68
Короновский, Н. В.
К68 Геология. 10—11 кл. : учеб, пособие для профильных клас-
сов общеобразоват. учреждений / Н. В. Короновский. — М. :
Дрофа, 2005. — 223, [1] с. : ил., карт., 16 л. цв. вкл. — (Элек-
тивные курсы).
ISBN 5-7107-8528-8
В пособии в доступной форме рассмотрены вопросы геологической истории
и строения Земли, а также раскрыты основные положения геологической
науки на современном уровне.
Учебное пособие предназначено для учащихся профильных 10—11 классов
общеобразовательных учреждений, будет полезно учителям, преподающим
естественнонаучные дисциплины, абитуриентам географических и геологи-
ческих факультетов вузов.
УДК 373.167.1:55
ББК 26.3я721.6
ISBN 5-7107-8528-8
©ООО «Дрофа», 2005
Предисловие
Это учебное пособие предназначено для уча-
щихся профильных классов общеобразовательных уч-
реждений, желающих получить углубленное представ-
ление о геологии.
Все мы, живущие на планете Земля, должны знать,
как она образовалась, какое место во Вселенной занима-
ет, каково ее строение, какие геологические процессы
происходят в земной коре, где сосредоточены полезные
ископаемые. И конечно, особенно важно нам знать, к че-
му может привести непрерывно усиливающееся воздей-
ствие человека на природную среду. В пособии кратко
в доступной форме рассмотрены все перечисленные вы-
ше вопросы. В нем приведены современные сведения по
разным проблемам геологии, в том числе и по теории
тектоники литосферных плит. В конце параграфов име-
ются вопросы для повторения, а иногда и небольшие ре-
зюме — своеобразные выводы.
Несомненно, что это учебное пособие будет полезно не
только учащимся, но и учителям географии, природове-
дения и естествознания общеобразовательных учрежде-
ний.
Николай Владимирович КОРОНОВСКИЙ, доктор гео-
лого-минералогических наук, заслуженный профессор МГУ
им. М. В. Ломоносова, заведующий кафедрой динамической
геологии геологического факультета МГУ, заслуженный де-
ятель науки РФ, академик РАЕН
Глава 1
Земля в космическом
пространстве, образование
Солнечной системы и планет
§ 1. Образование Вселенной
Все мы представляем себе Вселенную беско-
нечной, не имеющей края и конца. По современным
представлениям, 12—14 млрд лет назад вещество Все-
ленной находилось совсем в другом состоянии, нежели
сейчас. Оно имело очень высокую плотность и темпера-
туру. Эти параметры были настолько высоки, что извест-
ные нам законы физики теряют всякий смысл для опи-
сания состояния вещества Вселенной, называемого син-
гулярным, точечным.
12—14 млрд лет назад вещество Вселенной начало
стремительно расширяться и охлаждаться, при этом
плотность его уменьшалась. Процесс расширения Все-
ленной получил название Большого взрыва. Гипотеза о
нем была впервые выдвинута российским физиком
А. А. Фридманом (1888—1925). Впоследствии она была
блестяще подтверждена прямыми наблюдениями.
В первом приближении Вселенная однородна. Это ее
свойство подразумевает, что в объеме какой-то ее части с
диаметром около 300 млн световых лет (1 световой год
равен 9,6 х 1012 км) должно содержаться примерно оди-
наковое число галактик, каждая из которых, в свою оче-
редь, состоит из огромного количества звезд. Например,
в Галактике Млечный Путь, к которой принадлежат
Солнечная система и, соответственно, планета Земля,
насчитывается 1011 звезд.
Все это трудно поддающееся воображению количест-
во звезд и галактик начало формироваться, согласно фи-
зической теории, спустя примерно 1 млрд лет после на-
чала Большого взрыва путем сжатия гигантских газово-
пылевых облаков. Когда сжатие в таком облаке достига-
ет высоких значений, резко повышается температура, и
Образование Солнечной системы
5
в центре сгустка начинаются ядерные реакции, т. е.
слияние ядер водорода (Н) — протонов — с образовани-
ем гелия (Не). При этом выделяется огромная энергия,
излучение которой и приводит к тому, что звезда
«зажигается».
В настоящее время плотность вещества во Вселенной
ничтожно мала — 10 29 г/см3, или 10 5 атомных единиц
массы в 1 см3. Такой будет плотность вещества в кубе со
стороной в 40 тыс. км, если в нем равномерно распреде-
лить 1 г вещества. Величина этой плотности важна для
будущего Вселенной, так как, согласно теории, если
средняя плотность равна или меньше некоторой расчет-
ной критической плотности, то Вселенная будет только
расширяться, а если же плотность больше критической,
то расширение Вселенной со временем прекратится, и
она начнет сжиматься, возвращаясь к сингулярному со-
стоянию с огромной плотностью и колоссальной темпе-
ратурой.
Вопросы
1. Что представляет собой сингулярное состояние вещества?
2. В чем заключается гипотеза Большого взрыва?
3. Какова плотность вещества во Вселенной в настоящее вре-
мя?
4. Как зависит будущее Вселенной от величины средней плот-
ности вещества в ней?
—ВЫВОДЫ ----------------------------------------------
Вселенная образовалась в результате произошедшего 12—14 млрд
лет назад катастрофического внезапного расширения вещества,
находившегося до этого в очень плотном и очень горячем состоя-
нии. Расширение продолжается и сейчас, а будущее Вселенной
связано с ее критической плотностью.
§ 2. Образование Солнечной системы
Остановимся на современном состоянии про-
блемы формирования Солнечной системы, которая уже
не одну сотню лет занимает умы исследователей.
Земля в космическом пространстве, образование Солнечной
6 системы и планет
В настоящее время наиболее распространена гипотеза
о формировании Солнечной системы из газово-пылевого
диска, современным аналогом которого можно считать
туманность Ориона. Первичная протосолнечная туман-
ность должна была получить вращательный момент и со-
стояние гравитационной неустойчивости. Причина этого
процесса в теории не выходит пока за рамки предполо-
жительных сценариев, которые должны объяснить боль-
шое количество фактов, в том числе и появление в газо-
во-пылевом диске роя твердых тел — тех фрагментов, из
которых и возникли впоследствии планеты.
Рис. 1.1. Этапы формирования Солнечной системы: 1 — взрыв
сверхновой звезды порождает ударные волны, воздействующие
на газово-пылевое облако; 2 — облако начинает распадаться, за-
кручиваться и сплющиваться; 3 — образуется первичная солнеч-
ная небула (облако); 4 — образуются Солнце и гигантские, бога-
тые газами планеты — Юпитер и Сатурн; 5 — ионизированный
газ (солнечный ветер) сдувает газ из внутренней зоны системы;
6 — образуются внутренние планеты и кометное облако за орби-
той Плутона
Образование Солнечной системы
7
Один из таких сценариев предполагает взрыв сверх-
новой звезды, спровоцировавший в газово-пылевом об-
лаке образование ударного ионизационного фронта и
возникновение неустойчивости (рис. 1.1). Скорость рас-
пространения ударного фронта волны должна была со-
ставлять 10 тыс. км/с. После этого массивное, с массой
Ю6 от массы Солнца, газово-пылевое облако начало сжи-
маться и вращаться. Возможно, это было связано с тем,
что такое облако располагалось в спиральных ветвях Га-
лактики, где существуют спиральные волны плотности,
вызывающие первоначальное сжатие. Однако такое
сжатие не могло происходить беспредельно, так как об-
лако обладало большим моментом вращения и сжатие не
достигало величин, характерных для звезд. Благодаря
вращательному моменту газово-пылевое облако уплоща-
лось, у него появилась тенденция к распаду на фрагмен-
ты. Один из возможных сценариев эволюции протосол-
нечного диска предполагает возникновение в его центре
протозвезды — будущего Солнца, а вокруг него — про-
топланетного диска, в котором зарождались сгустки ве-
щества — будущие планеты. Процесс развития таких ди-
сков наблюдается и в настоящее время и подтверждает
вывод, что образование протосолнца и протопланетного
диска — это крайне быстрый процесс длительностью
1 млн лет, и происходит он так, что почти вся масса со-
средоточивается в Солнце, а момент количества движе-
ния — в протопланетном диске.
Численное моделирование очень сложных процессов,
происходящих в диске, показывает, что температура
в нем уменьшается по мере удаления от молодого Солн-
ца, а внешние части диска теряют газ в результате влия-
ния солнечного ветра и нагрева коротковолновым излу-
чением Солнца.
В центральной плоскости эволюционирующего про-
топланетного диска происходило очень быстрое слипа-
ние пылевых частичек (менее чем за 1 млн лет). Даль-
нейшая эволюция диска сводилась к образованию сгу-
щений, затем — сначала мелких, а потом и более
крупных тел — планетезималей, строительных «кир-
Земля в космическом пространстве, образование Солнечной
8 системы и планет
пичиков» будущих планет. Процесс аккреции, или сли-
пания планетезималей в планеты, длился всего около
100 млн лет.
Вопросы
1. Из чего могла сформироваться Солнечная система?
2. Что может быть причиной уплощения и вращения газово-
пылевого облака?
3. Как быстро могло происходить формирование Солнечной
системы?
§ 3. Планеты Солнечной системы
Вокруг Солнца обращаются девять планет (см.
рис. 1.1 на цветной вклейке). Четыре внутренние (их
еще называют планетами земной группы) — Меркурий,
Венера, Земля и Марс — отделены от внешних планет —
Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и Плутона — поясом
астероидов, малых космических тел, являющихся ис-
точниками сведений о том первичном веществе, из кото-
рого были сформированы планеты.
Для внутренних планет характерны сравнительно
небольшие диаметры, причем Венера и Земля по раз-
мерам очень близки. Марс в два раза, а Меркурий по-
чти в три раза меньше Земли. На поверхности Меркурия
температура изменяется от -170 до +450 °C. Обращает
на себя внимание высокая средняя плотность Меркурия
(5,44 г/см3), близкая к таковой Венеры и Земли, что мо-
жет свидетельствовать о наличии у этих планет желез-
ных ядер.
У Меркурия отсутствует атмосфера, а у Венеры она
очень мощная, что создает высокое давление (96 кг/см2)
на ее поверхности. Так как температура на Венере при-
ближается к +500 °C, для состава атмосферы этой плане-
ты характерно присутствие N2, СО2 и капелек серной
кислоты, а пары воды и сама вода отсутствуют. На высо-
тах от 50 до 70 км в атмосфере Венеры с востока на запад
дует постоянный сильный ветер со скоростью до 140 м/с.
Атмосфера Земли состоит из азота (78%), кислорода
Планеты Солнечной системы
9
(21%), паров воды (1%) и С02. Давление, как известно, у
поверхности моря составляет 1 кг/см2. На Марсе присут-
ствует сильно разреженная атмосфера из углекислого
газа с давлением у поверхности от 0,03 до 0,1 кг/см2.
Такое давление в настоящее время не позволяет сущест-
вовать воде, хотя раньше она на планете явно была. Пе-
репад температур на поверхности Марса составляет
0...+200 °C до -140 °C. Скорость ветра достигает там
60 км/ч.
Поверхность Меркурия покрыта ударными кратера-
ми диаметром до 100 и даже 1 тыс. км, что вызвано паде-
нием на нее очень крупных метеоритов (см. рис. 1.2 на
цветной вклейке). Рельеф Венеры совершенно другой.
Для нее характерно наличие горных хребтов — тессер
(наиболее древних структур), огромных равнин, сложен-
ных потоками базальтов, и базальтовых щитовых вулка-
нов (см. рис. 1.3 на цветной вклейке). Базальтовые рав-
нины образовались примерно 0,5 млрд лет назад. В Се-
верном полушарии Марса развит равнинный рельеф, а в
Рис. 1.2. Так выглядит поверхность Марса
Земля в космическом пространстве, образование Солнечной
10 системы и планет
Южном — более расчлененный, с ударными кратерами
(рис. 1.2). Присутствие рельефа настоящих речных до-
лин и русел говорит о существовании воды или другой
жидкости на Марсе примерно 4 млрд лет назад, когда его
атмосфера была более плотной. На этой планете есть так-
же очень высокие, до 21 км, вулканы, например Олимп
диаметром более 600 км. Вулканы таких размеров на
Земле отсутствуют (см. рис. 1.4 на цветной вклейке).
Среди внутренних планет только у двух, Земли и
Марса, есть спутники, соответственно Луна (см. рис. 1.5
на цветной вклейке), Деймос и Фобос, но два последних
очень маленькие.
Луна, находящаяся на расстоянии 384 тыс. км от
Земли, имеет диаметр 3476 км и среднюю плотность
3,33 г/см3. Поскольку продолжительность солнечных су-
ток на Луне равняется 29,5 земных, а сама она обращена
к Земле всегда одной стороной, температура на ее поверх-
ности изменяется от -150 °C ночью до +130 °C днем.
Внешние планеты-гиганты резко отличаются от внут-
ренних планет, причем не только размерами, а прежде
всего наличием мощной водородно-гелиевой атмосферы
небольшой плотности, наличием магнитного поля, быст-
рым периодом вращения (кроме Плутона), наличием ядра
и большим количеством спутников. Температура в центре
Юпитера достигает, по расчетам, 20 000 К, а Сатурна,
Урана и Нептуна — около 10 000 К. Все планеты внешней
группы являются газово-жидкими, но состав Юпитера
и Сатурна отличается от состава Урана и Нептуна.
У Юпитера мощная, до 1 тыс. км, водородно-гелие-
вая атмосфера, под которой располагаются сферические
оболочки из молекулярного и металлического водорода
(рис. 1.3). Предполагается наличие небольшого ядра,
возможно состоящего из силикатов. Космические аппа-
раты «Вояджер» прекрасно показали нам полосчатую,
красноватую атмосферу Юпитера с Большим Красным
Пятном, диаметром в три раза большим, чем Земля (см.
рис. 1.6 на цветной вклейке). Облака атмосферы Юпите-
ра состоят из кристалликов водяного льда, гидросульфи-
та аммония и аммиака.
Планеты Солнечной системы
11
У Юпитера 16 спутни-
ков, 4 из которых — Кал-
листо, Ганимед, Ио и
Европа — были открыты
еще в 1610 г. Г. Галилеем
(1564—1642) и поэтому
получили название «гали-
леевых ».
Наибольший интерес
среди этих спутников
представляет Ио, по пара-
метрам весьма близкий к
Луне. На поверхности Ио
обнаружены многочислен-
ные действующие вулка-
ны, извергающие потоки
| | Жидкий молекулярный водород
| | Жидкий металлический водород
Ш Лед воды, метана и аммония
Hi Твердые породы, железо
Рис. 1.3. Возможное строение
планет внешней группы (соблю-
ден примерный масштаб)
серы и серного ангидрида.
Поверхность Европы по-
крыта льдом мощностью
до 100 км, рассеченным
протяженными трещина-
ми. Под ним может сохраниться жидкость. Ганимед и
Каллисто также сложены смесью водяного льда и, воз-
можно, силикатов. На спутниках имеются ударные крате-
ры. Особенно много их на Ганимеде, что говорит о более
древнем возрасте его поверхности.
Малые спутники Юпитера (диаметром до 260 км) —
Метида, Адрастея, Амальтея, Фива, Ананке, Карме, Па-
сифе и Синопе — имеют неправильную форму и также
несут на себе следы ударов метеоритов.
Сатурн обладает наименьшей плотностью (0,68 г/см3)
среди всех планет, что указывает на его преобладающий
газовый состав. Атмосфера его по составу и по структуре
такая же, как у Юпитера.
Конечно, всем известны знаменитые кольца Сатурна,
располагающиеся в плоскости экватора планеты и имею-
щие диаметр (с Сатурном в центре) около 300 тыс. км, а
толщину — всего 100 м (см. рис. 1.7 на цветной вклейке).
Кольца образованы частицами водяного льда размером от
немногих сантиметров до нескольких метров. Вокруг Са-
Земля в космическом пространстве, образование Солнечной
12 системы и планет
турна вращаются 17 спутников. Самый большой из них,
равный Ганимеду Юпитера, — Титан, состоящий из смеси
льда, воды и силикатов и обладающий азотно-метановой
атмосферой с температурой -180 °C, что обеспечивает су-
ществование жидкого метана. Остальные спутники Сатур-
на по размерам и составу похожи на спутники Юпитера.
Планета Уран мало того что «лежит на боку», так
как ось ее вращения располагается в плоскости эквато-
ра, она еще и вращается в другую сторону по сравнению
с остальными планетами (кроме Венеры). Уран обладает
тонкими и редкими кольцами и 15 спутниками, состоя-
щими из водяного льда.
Нептун (см. рис. 1.8 на цветной вклейке) — на-
именьшая по размерам внешняя планета, но с отно-
сительно большой (1,64 г/см3) плотностью, что говорит
в пользу существования силикатного ядра и водородно-
водно-ледниковой оболочки под гелиево-водородной ат-
мосферой. Восемь спутников Нептуна (самый крупный
из них — Тритон — диаметром 2705 км) также состоят
из смеси льда, воды и силикатов.
Наиболее удаленная от Солнца планета Плутон от-
личается от других. При диаметре 2274 км она состоит
из смеси льда, воды и силикатов и имеет весьма разре-
женную метаново-азотную атмосферу. Благодаря страш-
ному холоду (-240 °C) поверхность Плутона покрыта
льдом, как и его крупного (диаметром 1172 км) спутника
Харона. Особенность Плутона — сильно вытянутая орби-
та, что дает возможность относить его и Харон к так на-
зываемому поясу Койпера, который состоит из большо-
го количества тел размером около 1 км и может служить
источником некоторых комет. Плутон был открыт толь-
ко в 1930 г., тогда как Нептун — в 1846 г.
Вопросы
1. Какие планеты относят к внутренним, а какие — к внеш-
ним? Что их разделяет?
2. Чем внутренние планеты отличаются от внешних?
3. Какие из планет больше других похожи на Землю?
4. Какое строение имеют внешние планеты?
5. Каковы особенности спутников Юпитера?
Планеты Солнечной системы
13
— выводы-----------------------------------------------
Девять планет Солнечной системы подразделяются на каменные
внутренние и гигантские газово-жидкие внешние.
НЕБЕСНЫЕ ГОСТИ
Знаете ли вы о том, что на Землю каждый год вы-
падает 10 тыс. т космического вещества? Это мельчайшие кру-
пинки, пыль размером около 5 мкм (микрон). Но иногда на
Землю падают «пришельцы» с небес — метеориты, размеры
которых составляют от нескольких миллиметров до нескольких
десятков метров. К XXI в. уже собрано около 20 тыс.
метеоритов. Они бывают каменные (их больше всего — 96% от
всех найденных), железные и железокаменные. Каменные ме-
теориты обладают разнообразным составом, но, что особен-
но интересно, содержат в своей структуре шарообразные
включения — шарики (хондры) размером до 0,15 мм, состоя-
щие в основном из стекла. Наличие шариков свидетельствует о
том, что каменные метеориты образовались из магматическо-
го расплава.
Современными изотопными методами абсолютный возраст
метеоритов определен в 4,5—4,6 млрд лет. Следовательно, ве-
щество метеоритов формировалось одновременно с Солнечной
системой, но родительское тело, частью которого являлись ме-
теориты, могло разрушаться в различное время, от сотен мил-
лионов до нескольких десятков тысяч лет. Столько лет метео-
риты блуждают в космическом пространстве, пока не упадут
на Землю. И тогда говорят о возрасте их падения. Самый древ-
ний такой возраст — 463 млн лет — установлен для метеорита
Брунфло из Швеции.
Откуда же к нам прилетают метеориты? Достоверно уста-
новлено, что их источниками являются астероиды, Луна, Марс
и, возможно, кометы. Метеориты с Луны были найдены в Ан-
тарктиде в 1981 г. Метеоритов с Марса известно около 10 штук.
А некоторые метеориты, возможно, являются фрагментами
ядер комет. Состав, структура и геохимические особенности
метеоритов свидетельствуют о том, что они были выбиты уда-
ром какого-то космического тела с Луны или Марса. Поэтому
Земля в космическом пространстве, образование Солнечной
14 системы и планет
изучение состава метеоритов так важно для понимания того, из
каких веществ образовалась Солнечная система около
4,7 млрд лет назад.
ЖЕЛЕЗО С НЕБА
Утром 12 февраля 1947 г. жители Дальнего Востока
в горах Сихотэ-Алинь с удивлением и тревогой смотрели в мо-
розное небо, по которому с грохотом промчался светящийся
шар и где-то явно столкнулся с Землей: многие ощущали дро-
жание, как от сильной бомбежки. Оказалось, что это был же-
лезный метеорит, состоящий на 99% из железа и никеля и на
1% из примесей серы, фосфора и кобальта. Место его падения
на одной из сопок действительно напоминало поле после бом-
бежки: оно было в воронках разных размеров, причем самая
большая имела диаметр 27 м и глубину до 6 м. В них лежали
обломки метеорита. Самый большой из них весил 1,75 т. Об-
ломков было очень много. Самые мелкие еще находятся в почве
и пока не найдены. Очевидно, огромный метеорит при вхожде-
нии в плотные слои атмосферы разрушился, и его обломки вы-
пали на площади в десятки квадратных километров. Падение
метеорита такого размера было единственным в XX в.
Глава 2
Планета Земля, ее строение,
состав и история развития
§ 4. Образование, строение
и состав Земли
Наша планета образовалась путем слипания
разных по размеру частичек космического вещества. Эти
частички называют планетезималями. Предполагается,
что такой процесс происходил очень быстро и частицы
слипались, как в снежном коме. Чем «ком» становился
больше, тем скорее рос. За 100 млн лет Земля практиче-
ски была сформирована в существующих размерах и
объемах.
Известно, что Земля состоит из нескольких сфериче-
ских оболочек — земной коры, мантии, внешнего и
внутреннего ядер, — обладающих разным составом сла-
гающего их вещества.
Считают, что в ядре должно присутствовать много
железа и никеля, иначе трудно объяснить расчетную
среднюю плотность Земли в 5,5 г/см3, а мантия должна
состоять из силикатов.
Остается не очень ясным, когда произошло образова-
ние этих оболочек: после образования Земли (4,6 млрд
лет назад) или в процессе ее формирования сначала сли-
пались более тяжелые частицы, содержащие железо и
Никель, а потом более легкие, силикатные. Эти два про-
цесса получили названия гомогенной и гетерогенной
аккреции. В настоящее время предпочтение отдают ге-
терогенной аккреции.
Человека всегда занимал вопрос: а что же находится
внутри Земли? Еще в XIX в. были распространены пред-
положения о подземных «океанах» магмы, т. е. рас-
плавленной горной породы, которые располагаются под
твердой внешней оболочкой, а что там творится ниже
11 в центре Земли, никто и не представлял себе.
16
Планета Земля, ее строение, состав и история развития
Сейчас мы много знаем о внутреннем строении Зем-
ли, несмотря на то что самая глубокая скважина в мире,
пробуренная в России на Кольском полуострове прошла
всего лишь 12 км 240 м. Каким же образом геологи узна-
ют, что находится в глубинах Земли?
В первую очередь мы обязаны нашими знаниями сейс-
мическому методу исследований. Любое землетрясе-
ние, любой крупный промышленный взрыв, особенно
подземный ядерный, вызывает в недрах Земли сейсмиче-
ские волны, или деформацию горных пород. Эти волны
деформаций распространяются во все стороны от места
возникновения землетрясения, его очага, или гипоцент-
ра. Волны бывают объемными, или поверхностными.
Именно они, достигая верхних частей земной коры, про-
изводят катастрофические разрушения городов и посел-
ков. Объемные волны, т. е. волны, распространяющиеся в
некотором объеме вещества, подразделяют на продоль-
ные и поперечные. В продольной волне сжатие-растяже-
ние, подобно мехам гармошки, распространяется вдоль
направления движения волны, а в поперечной — поперек
этого направления. Продольная волна более скоростная,
а поперечная медленная. Очень важно, что продольные
волны распространяются как в твердых, так и в жидких
телах, а поперечные — только в твердых, они не проходят
через жидкие или газообразные вещества.
После каждого сильного землетрясения, а они случа-
ются часто, различные сейсмические волны пронизыва-
ют земной шар во всех направлениях, и он долго «гудит,
как колокол», по образному выражению одного извест-
ного геофизика. Проходя по разным горным породам на
различных глубинах, волны, наконец, достигают по-
верхности Земли; их скорость на разных глубинах мо-
жет быть измерена специальными приборами — сейсмо-
графами, принцип действия которых довольно прост
(рис. 2.1). Результат этих измерений выражается так на-
зываемой сейсмограммой, которую специалист может
легко расшифровать, так же как врач кардиограмму
(рис. 2.2).
Образование, строение и состав Земли 1 <
—---- '
Реальная скорость распространения сейсмических
волн зависит от упругих свойств и плотности горных по-
род. Изменение скорости прохождения этих волн свиде-
тельствует о неоднородности недр Земли. На этом основа-
нии Землю подразделяют на несколько зон, или оболо-
чек, из которых выделяют три главные (рис. 2.3).
1. Земная кора — самая верхняя оболочка Земли,
мощность (толщина) которой изменяется от 6—10 км
под океанами до 20—70 км под горными сооружениями
типа Гималаев или Анд.
2. Мантия Земли (распространяется до глубин в
2900 км), сложенная твердыми горными породами и
подразделяющаяся на верхнюю и нижнюю мантию
границей в 670 км.
3. Ядро Земли, подразделяемое на внешнее (до глу-
бины 5100 км) и внутреннее (5100—6371 км). Важно
Опускание
Перемещение груза
в горизонтальной плоскости
Рис. 2.1. Принцип действия вертикального (а) и горизонтального
(б) сейсмографов. Обратите внимание, что груз всегда находится
на одной высоте в вертикальном сейсмографе и в одной плоское -
ти в горизонтальном
18
Планета Земля, ее строение, состав и история развития
отметить, что вещество, слагающее внешнее ядро, в от-
личие от вещества мантии и внутреннего ядра, обладает
свойствами жидкости, так как через внешнее ядро не
проходят поперечные сейсмические волны. Это свойство
внешнего ядра играет большую роль в образовании маг-
нитного поля Земли.
Итак, Земля состоит из нескольких сферических обо-
лочек, отличающихся скоростями распространения сей-
смических волн. Но, конечно, строение Земли гораздо
сложнее, особенно верхней мантии, в которой выделяется
слой с пониженными скоростями распространения сей-
Рис. 2.2. Сейсмограммы, записанные на Каркаралинской сейсми-
ческой станции: а — подземный атомный взрыв в Неваде
18 июля 1986 г.; б — землетрясение в Афганистане 18 июля
1988 г.; в — промышленный взрыв
Образование, строение и состав Земли 19
омических волн на глубинах от 10—20 км под океанами
и до 250—400 км под континентами. Незначительное
уменьшение скоростей прохождения волн может быть вы-
звано более высокой температурой слоя, называемого ас-
теносферой (от греч. astenes — слабый, spharia —
шар). Он может быть даже немного расплавлен — всего
лишь на 1—2%. Все, что располагается выше астеносфе-
ры, называют литосферой (от греч. lithos — камень,
spharia — шар). В нее включают часть верхней мантии
и земную кору. Именно литосферные плиты способны пе-
ремещаться в горизонтальном направлении; именно в них
располагаются все очаги землетрясений и магматические
камеры, питающие вулканы.
— Литосфера
(твердая)
Земная кора
(твердая)
6371км 5100 км 2900 км 670 км
Океаническая
земная кора, 6—10 км
Континентальная
земная кора, 20—70 км
Литосфера, 100 км
Астеносфера, 100-400 км
Рис. 2.3. Внутреннее строение Земли. На врезке показана у
личенная близповерхностная часть
20
Планета Земля, ее строение, состав и история развития
Вопросы
1. Что представляет собой сейсмический метод исследований?
2. Какие бывают сейсмические волны?
3. Как происходит деформация в продольных и поперечных
сейсмических волнах?
4. От чего зависит скорость распространения сейсмических
волн?
5. Как регистрируют скорость распространения сейсмиче-
ских волн, пронизывающих земной шар?
6. Какие выделяют основные оболочки Земли?
7. Что такое астеносфера и литосфера?
— ВЫВОДЫ -----------------------------------------------
Земля состоит из нескольких сферических оболочек: земной ко-
ры, мантии, внешнего (жидкого) и внутреннего (твердого) ядра.
Внутреннее строение Земли изучают сейсмическим методом,
основанным на исследовании характера распространения волн
деформации, возбуждаемых землетрясениями.
КАК МОЖНО «ПРОСВЕТИТЬ» ЗЕМЛЮ
Самая глубокая скважина на Земле расположена в
России на Кольском полуострове. Она прошла по горным поро-
дам всего 12 км 240 м. И это было выдающимся техническим
достижением. А радиус Земли — 6731 км! Каким же образом
можно узнать о том, что делается в мантии Земли до глубины
2900 км, ниже которой уже начинается внешнее ядро, обла-
дающее свойствами жидкости? Еще в 60-е гг. XX в. геофизиком
К. Е. Булленом была создана некая стандартная модель оболо-
чечного строения Земли, в которой границы сфер, или оболо-
чек, выделялись на основании изменения скоростей сейсмиче-
ских волн от землетрясений.
В последние десятилетия число сейсмических станций в ми-
ре многократно увеличилось, а следовательно, гораздо больше
стал поток информации о скоростях прохождения сейсмиче-
ских волн на глубине. Одновременно появились быстродейст-
вующие компьютеры, способные производить громадные по
объему вычисления, ранее недоступные. Возникла возможность
гораздо точнее, чем это было раньше, улавливать отклонения
Земная кора и ее состав 21
—---
всего в 1—5% в скорости прохождения волн на глубине. Появи-
лась также возможность суммировать значения различных
волн, проходящих через какую-либо неоднородность внутри
Земли, как бы «просветить» ее с разных сторон и тем самым
получить ее объемное, трехмерное изображение. Такой метод
исследования внутреннего строения Земли называют сейсмиче-
ской томографией, так как он позволяет выделять многочислен-
ные срезы структур, сложив которые мы получаем ее объемное
изображение.
Благодаря этому методу удалось получить чрезвычайно
интересную и во многом неожиданную картину внутреннего
строения мантии, в которой выделяются участки «медленной»,
т. е. горячей и «быстрой», т. е. относительно холодной ман-
тии.
Подтвердилась теория тектоники литосферных плит, так как
холодные тяжелые пластины океанической коры, погружаю-
щиеся под более легкую континентальную кору, оказались
прекрасно видимыми в томографическом изображении. Под Ис-
ландией — островом вулканов и ледников — выявился огромный
нагретый «столб» в мантии, уходящий до глубин 400 км. И еще
масса интересных особенностей строения глубоких частей Зем-
ли была установлена при помощи сейсмической томографии —
этого своеобразного «рентгена».
§ 5. Земная кора и ее состав
Самую внешнюю оболочку Земли называют
земной корой. По сравнению с радиусом земного шара,
равным 6371 км, толщина, или, как говорят геологи,
мощность, земной коры невелика — от 6—10 до 70 км.
Однако эта тоненькая твердая «пленка», покрывающая
весь земной шар, имеет для нас важнейшее значение.
В ней сосредоточены все полезные ископаемые, так не-
обходимые человечеству, и в ней происходит большинст-
во геологических процессов. Именно поэтому земная ко-
Рв — основной объект изучения в геологии.
Как же построена земная кора и почему она выделяет-
ся особо? Дело в том, что основание земной коры было вы-
делено в начале XX в. хорватским геофизиком А. Мохоро-
22
Планета Земля, ее строение, состав и история развития
вичичем (1857—1936) в связи с тем, что во многих райо-
нах земного шара на некоторой глубине повсеместно
наблюдается скачкообразное увеличение скоростей рас-
пространения сейсмических волн на 0,4—0,5 км/с. Это
указывает на большую плотность расположенных глубже
горных пород, на изменение их состава. Эта поверхность и
получила название поверхности Мохоровичича, или
Мохо, или, еще короче, поверхности М. По глубине ее за-
легания и определяют мощность земной коры, которая
тоньше под океанами и толще под континентами, особен-
но под высокими горами.
Земная кора подразделяется на два слоя, верхний из
которых сложен породами, обнажающимися на поверх-
ности Земли. Это разнообразные граниты и изменен-
ные, или метаморфизованные (от греч. metamorpho-
sis — превращение), породы — гнейсы, кристалличе-
ские сланцы. Поэтому верхний слой носит название
гранитно-метаморфического. Нижний слой слагают
Рис. 2.4. Схемы строения земной коры. А — континентальная
кора, слои: 1 — осадочный; 2 — гранитно-метаморфический;
3 — «базальтовый»; 4 — ультраосновных пород верхней мантии;
Б — океаническая кора, слои: 1 — осадочный; 2 — базальтовых
подушечных лав; 3 — комплекса параллельных даек; 4 —
габбро; 5 — ультраосновных пород верхней мантии; М —
граница Мохоровичича
Наиболее распространенные минералы 23
породы, которые по физическим свойствам ближе всего
к базальтам. Поэтому его условно называют «базаль-
товым» .
Такое двухслойное строение земной коры наблюдает-
ся на континентах, а в океанах верхний ее слой отсутст-
вует. Там осадки залегают прямо на «базальтовом» слое.
В этом заключается главное отличие в строении земной
коры континентов и океанов (рис. 2.4).
Ниже земной коры, т. е. глубже поверхности М, верх-
няя мантия представлена ультраосновными породами,
обладающими низким содержанием SiO2 (около 45%) и
значительной плотностью, отчего скорость распростра-
нения сейсмических волн и увеличивается. Земная кора
ведет себя как твердое хрупкое вещество, поэтому в ней
могут образовываться разломы.
Вопросы
1. Как называют поверхность, ограничивающую снизу зем-
ную кору?
2. Как и почему изменяется скорость распространения сейс-
мических волн на границе земной коры и верхней мантии?
3. Из каких слоев состоит земная кора?
4. В чем разница в строении земной коры континентов и океа-
нов?
— ВЫВОДЫ ---------------------------------------------
Земная кора состоит из гранитно-метаморфического и «базаль-
тового» слоев, ограниченных снизу поверхностью Мохоровичича.
Океаническая кора, в отличие от континентальной, не имеет
гранитно-метаморфического слоя.
§ 6. Наиболее распространенные
минералы
Минералы — это природные химические со-
единения или отдельные химические элементы, пред-
ставляющие собой обособления с кристаллической
структурой.
24
Планета Земля, ее строение, состав и история развития
Все горные породы состоят из минералов, иногда из
нескольких, а нередко из одного, например мрамор, со-
стоящий только из кальцита (СаСО3). Большая часть ми-
нералов находится в кристаллическом состоянии и лишь
незначительная — в аморфном.
Все свойства минералов определяются их внутренней
структурой и химическим составом. Внутренняя струк-
тура минералов — это их кристаллическая структура,
т. е. кристаллическая решетка и разные расстояния
между элементарными частицами в узлах решетки.
Именно эти обстоятельства определяют различные свой-
ства минералов, даже состоящих из одинаковых элемен-
тов. Например, алмаз и графит, состоящие из одного и
того же химического элемента — углерода, обладают со-
вершенно разными свойствами. Алмаз — самый твердый
в природе минерал, а графит — очень мягкий, способ-
ный расщепляться на чешуйки. Все дело в том, что эти
два минерала обладают различной кристаллической
структурой. В алмазе связи между атомами углерода
одинаковые и очень прочные, а в графите имеются пло-
ские слои кристаллической решетки, в которой атомы
углерода располагаются близко друг к другу, зато рас-
стояния между слоями намного больше, поэтому графит
расщепляется на чешуйки.
Свойства минералов. Среди свойств минералов мож-
но выделить механические, оптические, физические
и химические.
Механические свойства. Одно из важных свойств
минерала — твердость, т. е. способность противосто-
ять внешнему механическому воздействию. Относитель-
ную твердость определяют царапаньем некоторым эта-
лонным минералом по определяемому минералу. Если
эталон более твердый, то он всегда оставляет царапину
на образце. Существует шкала твердости Мооса, в кото-
рую входят 10 эталонных минералов (табл. 1.1).
Обычно ноготь имеет твердость 2—2,5, железный
гвоздь — 4, стекло — 5, стальная игла — 5,5—6. Их так-
же можно использовать для определения твердости.
Наиболее распространенные минералы
25
Таблица 1.1
Шкала твердости Мооса
Минерал Формула Твердость
Тальк Mg3[Si4O10] (ОН)2 1
Гипс CaSO4•2Н2О 2
Кальцит СаСО3 3
Флюорит CaF2 4
Апатит Ca5(PO4)3[F, Cl, ОН] 5
Ортоклаз K[AlSi3O8] 6
Кварц SiO2 7
Топаз Al2[SiO4]-(F, OH)2 8
Корунд A12O3 9
Алмаз c 10
Спайность минерала — это его способность раска-
лываться по плоскости наименьшей силы связи частиц
в кристаллической структуре. Если минерал легко рас-
щепляется на плоские чешуи, то спайность у него весь-
ма совершенная, если хуже, то совершенная средняя
или несовершенная. Спайность может быть выражена в
различных направлениях.
К оптическим свойствам минералов относят их
цвет, прозрачность и блеск. Один и тот же минерал в
зависимости от содержания примесей может иметь раз-
личную окраску. Цвет непрозрачных минералов опреде-
ляют в порошке (он отличается от цвета в куске). Для
определения цвета используют специальную фарфоро-
вую пластинку — бисквит. Блеск минерала зависит от
показателя преломления и от характера отражающей
Поверхности. Есть минералы с металлическим, алмаз-
ным, матовым, жирным, стеклянным, перламутровым
и т. д. блеском.
К физическим свойствам минералов относят фор-
му их кристаллов, которую можно наблюдать невоору-
26
Планета Земля, ее строение, состав и история развития
женным глазом. Морфология кристаллов — важный
признак минералов. Все разнообразие форм кристаллов
подразделяют на шесть сингоний, отражающих степень
их симметричности. Есть, например, сингония кубиче-
ская, объединяющая наиболее симметричные кристал-
лы, гексагональная и др.
К химическим свойствам минералов относится,
например, вскипание кальцита (СаСО3) при его взаимо-
действии с соляной кислотой (НС1).
Формы нахождения минералов в природе. Они весь-
ма разнообразны и зависят от условий образования
минералов.
Среди обособленных минеральных скоплений часто
встречаются друзы — группы кристаллов, приросших
к стенкам пустот или трещин. Известны прекрасные
друзы кристаллов кварца. Секреции — это минеральное
вещество, заполнившее какую-либо пустоту в горной
породе и обладающее концентрическим строением.
Конкреции представляют собой округлые образования
минерального вещества вокруг какого-либо центра крис-
таллизации. Они нередко имеют радиально-лучистое
строение. Наиболее широко развиты скопления минера-
лов кристаллического или скрытокристаллического, а
также аморфного строения. Они образуются при одно-
временном росте из расплавов или растворов множества
минеральных частиц.
Встречаются и такие минеральные образования, состав
которых не соответствует форме, которую они слагают, их
называют псевдоморфозами (от греч. pseudos — ложь,
morphe — форма). Таковы, например, псевдоморфозы пи-
рита (FeS2) по древесине.
Классификация минералов и их описание. В настоя-
щее время известно более 3 тыс. минералов. Чтобы разо-
браться в таком большом количестве минералов, их надо
классифицировать. В основе современной классификации
минералов лежат химический состав и структура.
Наиболее важные минералы, чаще всего встречающие-
ся в природе и слагающие горные породы, относят к сле-
дующим химическим классам:
Наиболее распространенные минералы
27
1. Самородные элементы.
2. Сульфиды.
3. Галоиды.
4. Оксиды и гидроксиды.
5. Карбонаты.
6. Фосфаты.
7. Сульфаты.
8. Силикаты.
1. Самородные элементы. Всего их известно около
45. К важнейшим из них относятся: медь, золото, сереб-
ро, платина, графит, алмаз, сера и некоторые дру-
гие. Их доля в породах земной коры меньше 0,1%.
2. Сульфиды — это соединения разных химических
элементов с серой. Широко распространены: пирит
(FeS2; серный колчедан), халькопирит (CuFeS2; мед-
ный колчедан), галенит (PbS; свинцовый блеск), сфа-
лерит (ZnS; цинковая обманка), молибденит (MoS2;
молибденовый блеск), киноварь (HgS). Многие из пере-
численных минералов являются важнейшими рудами.
3. Галоиды. Самые распространенные из них: га-
лит (NaCl; поваренная соль), флюорит (CaF2), силь-
вин (КС1) и карналлит (КС1 • MgCl2 • 6Н2О) — важней-
шие удобрения.
4. Оксиды и гидроксиды. К минералам этой группы
относят соединения некоторых элементов с кислородом
(окислы) и гидроксильной группой ОН (гидроокислы).
Важнейший из оксидов — окись кремния, или кварц
(SiO2), на долю которого приходится 12% массы земной
коры. Гидроксид кремния (SiO2 • пН2О) называют опа-
лом.
Окислы и гидроокислы металлов входят в состав мно-
гих руд. Таковы, например, магнетит (Fe*Fe2O4; маг-
нитный железняк), гематит (Fe2O3; железный блеск),
хромит (FeCr2O4; хромистый железняк), корунд
(А12О3), лимонит (Fe2O3 • пН2О; бурый железняк).
5. Карбонаты — соли угольной кислоты. В состав
этой группы входят такие распространенные минералы,
как кальцит (СаСО3; если он прозрачный, то его назы-
вают исландским шпатом), доломит (CaMg(CO3)2), си-
дерит (FeCO3), магнезит (MgCO3).
28
Планета Земля, ее строение, состав и история развития
6. Фосфаты — соли фосфорных кислот. Самые
важные минералы этой группы — апатит (Ca5(Fe,
С1)[РО4]3) и примерно такой же по составу, но скрыто-
кристаллический фосфорит. Эти минералы входят в со-
став удобрений.
7. Сульфаты. Соли серной кислоты — гипс
(CaSO4 • 2Н2О), ангидрит (CaSO4), барит (BaSO4) — до-
вольно широко распространены.
8. Силикаты представляют собой самые распростра-
ненные в земной коре (примерно 30—35% ее массы) ми-
нералы, которые входят в состав всех горных пород
(табл. 2.1).
Силикаты обладают сложными формулами, а их клас-
сификация обусловлена их структурой, так как в основе
кристаллической решетки силикатов находится группи-
ровка SiO4, которая образует кремнекислородные тетра-
эдры (от греч. tetra — четыре, hedra — грань) (рис. 2.5).
Эти тетраэдры могут соединяться различным образом:
в виде колец, цепочек, лент или образуя каркас (рис. 2.6).
Формулы силикатов достаточно сложные, поэтому мы
приведем только наиболее простые (см. табл. 2.1).
Таблица 2.1
Силикатные минералы
Структура силикатов Группи- ровка Минерал Примеры
Островная (SiO4)4 Оливин Форстерит Mg2SiO4
Цепочечная (одна цепь) (SiO3)2~ Пироксен Авгит (Ca(Mg, Fe, Al)-(Si, A1)2O6)
Ленточная (двойная цепь) (Si4On)6- Амфибол Роговая обманка (Ca, Na)2 (Mg, Fe2+)4 (Al, Fe3+) • (OH)2 • [(Al, Si)4O11]2
Листовая (слоевая) (Si2O5)2- Слюда Мусковит KAl2(OH)2-[AlSi3On]
Каркасная (SiO2) Кварц, по- левой шпат Кварц (SiO2), ортоклаз (KAlSigO8)
Наиболее распространенные минералы
29
Среди силикатов велика до-
ля (более 50% от их общей мас-
сы) группы полевых шпа-
тов. Их относят к группе кар-
касных силикатов, так как
кремнекислородные тетраэдры
соединяются друг с другом все-
ми своими четырьмя верши-
нами, образуя как бы каркас.
Полевые шпаты подразделяют
на плагиоклазы (известково-
натриевые) и калиево-нат-
риевые.
Плагиоклазы образуют не-
прерывный ряд минералов, об-
ладающих явлением изомор-
физма (от греч. isos — равный,
morphe — форма). Это явление
Рис. 2.5. Структура крем-
некислородного тетра-
эдра. В центре тетраэд-
ра — кремний, окружен-
ный четырьмя крупны-
ми ионами кислорода
заключается в том, что химиче-
ские элементы в них могут заме-
нять друг друга, причем образу-
ются смешанные минералы, но
одной и той же кристалличе-
ской формы.
Поэтому в ряду плагиоклазов есть два крайних члена
этого ряда: альбит Na(AlSi3O3) и анортит —
Ca(Al2Si2O8). Один натриевый, а другой кальциевый.
Между ними располагаются все другие виды плагиокла-
Амфибол
Мусковит
Рас. 2.6. Структура минералов: а — цепочечная; б — ленточная
(двойная цепь); в — листовая (слоевая)
30
Планета Земля, ее строение, состав и история развития
Таблица 2.2
Химические элементы, ионы и группы,
наиболее распространенные в минералах
Элемент Символ Анион Катион Группа Символ
Алюминий А1 А13+
Кальций Са Са2+
Углерод С С4+ Карбонаты (со3)2-
Хлор С1 СР
Медь Си Си2+
Фтор F F"
Водород Н Н+ Гидроксил (ОН)-
Железо Fe Fe2+, Fe3+
Свинец РЬ Pb2+
Магний Mg Mg2+
Кислород 0 о2-
Фосфор р рз- Фосфаты (РО4)3-
Калий к к+
Кремний Si Si4+ Силикаты (SiO4)4-
Натрий Na Na+
Сера S s2- Сульфаты (SO4)2-
Цинк Zn Zn2+
зов, и от альбита к анортиту содержание окиси кремния
SiO2 уменьшается. В зависимости от содержания SiO2
плагиоклазы подразделяют на кислые (альбит, олиго-
клаз), средние (андезин, лабрадор) и основные (битов-
Наиболее распространенные минералы
31
нит, анортит). Термин «кислые» означает, что в этих
плагиоклазах много оксида кремния.
К калиево-натриевым полевым шпатам относится
также широко распространенный минерал ортоклаз —
K[AlSi3O8].
Среди островных силикатов наиболее распростра-
нен оливин, часто встречающийся в основных и ультраос-
новных породах. К цепочечным силикатам относятся
важные минералы пироксены, а к ленточным — рого-
вая обманка. Среди листовых (слоевых) силикатов
очень важное значение имеют всем хорошо известные
слюды, пластинчатые минералы. Это мусковит (от Мос-
ковии) — бесцветная слюда с калием; биотит — черная
слюда с содержанием железа и магния.
Существует еще много различных минералов, относя-
щихся к разнообразным силикатам, но они имеют под-
чиненное значение в горных породах.
Все перечисленные выше минералы обладают только
им присущими свойствами (твердостью, спайностью,
чертой, сингонией, реакцией с соляной кислотой), по ко-
торым их и можно визуально определять.
Вопросы
1. Что представляет собой минерал?
2. Чем определяются свойства минералов?
3. В чем различие кристаллических решеток алмаза и гра-
фита?
4. Какие свойства минералов вы знаете и от чего они зависят?
5. Что представляет собой шкала Мооса?
6. Что такое спайность минерала?
7. От чего зависит блеск минерала?
8. Что такое сингония минералов?
9. Каковы формы нахождения минералов в природе?
10. По каким признакам классифицируют минералы? Сколько
всего их известно?
КОЕ-ЧТО О МИНЕРАЛАХ
Что представляют собой минералы? Это природные
химические соединения, состоящие из различных атомов.
Сейчас известно около 3 тыс. минералов, но обычно их ветре-
32
Планета Земля, ее строение, состав и история развития
чается гораздо меньше, несколько сотен, и только несколько
десятков из них наиболее распространены. Химические эле-
менты, известные нам из таблицы Менделеева, входят в со-
став минералов далеко не одинаково. Так, например, кис-
лород (О) входит в состав почти половины минералов (1364),
а второй по распространенности кремний (Si) — только в 430.
Еще шесть элементов — алюминий (AI), железо (Fe), каль-
ций (Са), магний (Мд), калий (К) и натрий (Na) — являются
обязательными почти для всех других минералов. Дело в том,
что остальные химические элементы не столь активны. В на-
ши дни детально известно, из каких минералов состоят все
горные породы и какие химические элементы в них присутст-
вуют.
Но Земля — лишь одна из планет Солнечной системы, а
Солнце — лишь одна из 100 тыс. миллионов звезд только одной
Галактики Млечный Путь. В космическом же пространстве 75%
водорода (Н) и 24% гелия (Не), а на восемь перечисленных вы-
ше элементов приходится... 1%.
Один из наиболее распространенных минералов на Зем-
ле — кварц, или оксид кремния (SiO2). Он имеет множество
разновидностей и цветов. Кварц пропускает ультрафиолетовые
и инфракрасные лучи (в отличие от стекла). Он обладает к то-
му же пьезоэффектом, т. е. колеблется под воздействием маг-
нитного поля, поэтому его используют в кварцевых часах и во
многих электронных приборах.
§ 7. Наиболее распространенные
горные породы
Горные породы представляют собой естествен-
ные минеральные агрегаты, формирующиеся в земной
коре или на ее поверхности в ходе различных геологиче-
ских процессов. Основную массу горных пород слагают
породообразующие минералы, состав и строение кото-
рых отражают условия образования пород. Кроме этих
минералов, в породах могут присутствовать и другие, бо-
лее редкие (акцессорные) минералы, состав и количество
которых в породах непостоянны.
Наиболее распространенные горные породы
33
Строение горных пород
характеризуется структу-
рой и текстурой. Струк-
тура, определяется состо-
янием минерального веще-
ства, слагающего породу
(кристаллическое, аморф-
ное, обломочное), размером
и формой кристаллических
зерен или обломков, входя-
щих в ее состав, их взаимо-
отношениями. Под текс-
турой породы понимают
расположение в простран-
стве слагающих ее частиц
Рис. 2.7. Круговорот горных по-
(кристаллических зерен, Р°Д
обломков и др.). Выделяют
плотную и пористую текстуры, однородную, или мас-
сивную, и ориентированную {слоистую, сланцева-
тую и др.).
В основу классификации горных пород положено их
происхождение (рис. 2.7). По этому признаку выделяют:
1) магматические, или изверженные, горные по-
роды, связанные с застыванием в различных условиях
силикатного расплава, — магмы и лавы;
2) осадочные горные породы, образующиеся на по-
верхности в результате деятельности различных экзо-
генных факторов;
3) метаморфические горные породы, возникаю-
щие при переработке магматических, осадочных или ра-
нее образованных метаморфических пород в глубинных
условиях под воздействием высоких температур и давле-
ний, а также различных жидких и газообразных ве-
ществ (флюидов), поднимающихся с глубины.
Магматические горные породы, наряду с метаморфи-
ческими, слагают основную массу земной коры, однако
на современной поверхности материков области их рас-
пространения сравнительно невелики. В земной коре
они образуют тела разнообразной формы и размеров, со-
2- 453 Короновский
34
Планета Земля, ее строение, состав и история развития
став и строение которых зависят от химического состава
исходной магмы и условий ее застывания.
В основе классификации магматических горных по-
род лежит их химический состав. Учитывается прежде
всего содержание оксида кремния (SiO2), по которому
магматические породы делят на четыре группы:
1) улътраосновные породы (содержащие менее
45% SiO2);
2) основные (45—52%);
3) средние (52—65%);
4) кислые (более 65%).
В зависимости от условий, в которых происходило за-
стывание магмы, магматические породы делят на две
группы:
1) глубинные, или интрузивные (от лат. intrusio —
внедрение, вторжение), образовавшиеся при застывании
магмы на глубине;
2) излившиеся, или эффузивные (от лат. effusio —
разлитие), связанные с охлаждением магмы, излившей-
ся на поверхность, т. е. лавы.
У льтраосновные породы (гипербазиты, или
улътрамафиты) играют незначительную роль в строе-
нии земной коры, причем наиболее редки их эффузив-
ные аналоги (пикриты и коматииты). Все ультраос-
новные породы обладают большой плотностью (3,0—
3,4), что обусловлено их минеральным составом. Из этих
пород состоит верхняя мантия.
Основные породы широко распространены в зем-
ной коре, особенно их эффузивные разновидности (ба-
зальты). Габбро — глубинные интрузивные породы с
полнокристаллической средне- и крупнозернистой
структурой. Базальты — черные или темно-серые вул-
канические породы. Они залегают в виде лавовых пото-
ков и покровов, нередко достигающих значительной
мощности и покрывающих большие пространства (де-
сятки тысяч квадратных километров) как на континен-
тах, так и на дне океанов.
Для средних пород характерно большее содержа-
ние светлых минералов, чем цветных, из которых наи-
Наиболее распространенные горные породы
35
более типична роговая обманка. Такое соотношение
минералов определяет общую светлую окраску породы,
на фоне которой выделяются темноокрашенные минера-
лы. Диориты — глубинные интрузивные породы, обла-
дающие полнокристаллической структурой. Изливши-
мися аналогами диоритов являются широко распростра-
ненные андезиты, обычно обладающие порфировой
структурой.
Для всех кислых пород характерно наличие кварца.
Кроме того, в них в значительных количествах присутст-
вуют полевые шпаты — калиевые и кислые плагиоклазы.
Граниты — глубинные интрузивные породы, обладаю-
щие полнокристаллической, обычно среднезернистой, ре-
же — крупно- и мелкозернистой структурой. Породообра-
зующие минералы — кварц (около 25—35%), калиевые
полевые шпаты (35—40%) и кислые плагиоклазы
(около 20—25%), из цветных минералов — биотит, в
некоторых разностях частично замещающийся мускови-
том. Излившимися аналогами гранитов являются
риолиты, аналогами гранодиоритов — дациты.
Осадочные горные породы. На поверхности Земли
в результате действия различных экзогенных, т. е. внеш-
них, факторов скапливаются осадки, которые в дальней-
шем уплотняются, претерпевают физико-химические из-
менения (диагенез) и превращаются в осадочные горные
породы, которые тонким чехлом покрывают около 75%
поверхности континентов. Многие из них являются по-
лезными ископаемыми, другие содержат таковые.
Среди осадочных пород выделяют три группы:
1) обломочные породы, возникающие в результате
механического разрушения каких-либо пород и накоп-
ления образовавшихся обломков;
2) глинистые породы, являющиеся продуктом пре-
имущественно химического разрушения пород и накоп-
ления возникших при этом глинистых минералов;
3) химические (хемогенные) и органогенные поро-
ды, образовавшиеся в результате химических и биологи-
ческих процессов.
36 Планета Земля, ее строение, состав и история развития
Обломочные породы по размерам обломков под-
разделяют на несколько типов: грубообломочные, сред-
необломочные и мелкообломочные.
Грубообломочные породы. В зависимости от формы
и размеров обломков среди пород этого гранулометриче-
ского типа выделяют следующие: глыбы и валуны — со-
ответственно угловатые и окатанные обломки размером
более 200 мм в поперечнике; щебень и галька — при раз-
мерах обломков от 200 до 10 мм; дресва и гравий — при
размерах обломков от 10 до 2 мм. Грубообломочные поро-
ды, представляющие собой сцементированные неокатан-
ные обломки, называют брекчиями и дресвяниками,
сцементированные окатанные обломки — конгломера-
тами и гравелитами.
К среднеобломочным породам относят распростра-
ненные в земной коре пески и песчаники. Первые
представляют собой скопление несцементированных
окатанных обломков песчаной размерности, вторые —
таких же, но сцементированных.
Мелкообломочные породы. Рыхлые скопления
мелких частиц размерами от 0,05 до 0,005 мм называют
алевритами. Одним из широко распространенных
представителей алевритов является лёсс — светлая па-
лево-желтая порода, состоящая преимущественно из
остроугольных обломков кварца и меньше — полевых
шпатов с примесью глинистых частиц и извести.
Глинистые породы — наиболее распространенные
среди осадочных (больше 50% объема всех осадочных
пород). Они в основном состоят из мельчайших (меньше
0,02 мм) кристаллических (реже аморфных) зерен гли-
нистых минералов.
Химические и органогенные породы образуются
преимущественно в водных бассейнах.
На долю карбонатных пород в осадочной оболочке
Земли приходится около 14%. Главный породообра-
зующий минерал этих пород — кальцит, в меньшей
степени — доломит. Наиболее распространены среди
карбонатных пород известняки — мономинеральные
породы, состоящие из кальцита.
Наиболее распространенные горные породы
37
Кремнистые породы состоят главным образом из
опала и халцедона. Так же как карбонатные, они мо-
гут иметь биогенное, химическое и смешанное проис-
хождение.
К биогенным породам относятся диатомиты и ра-
диоляриты, состоящие из мельчайших, не различимых
невооруженным глазом скелетных остатков диатомовых
водорослей и радиолярий, скрепленных опаловым це-
ментом.
Каустобиолиты (от греч. kaustos — горючий,
bios — жизнь, lithos — камень) образуются из расти-
тельных и животных остатков, преобразованных под
влиянием различных геологических факторов. Эти поро-
ды обладают горючими свойствами, чем и обусловлено
их важное практическое значение. К ним относятся по-
роды некоторых углей (торф, ископаемые угли), го-
рючие сланцы, нефть и газы.
Метаморфические горные породы. Это результат
преобразования пород разного генезиса, приводящего к
изменению их первичной структуры, текстуры и мине-
рального состава в соответствии с новой физико-химиче-
ской обстановкой.
Метаморфизм. Горные породы, сформировавшиеся в
поверхностных условиях, со временем погружаются все
глубже и глубже, так как выше них накапливаются но-
вые толщи пород, и земная кора испытывает опускание.
На определенной глубине на породы воздействуют повы-
шенная температура, давление, растворы и газы. Под их
влиянием горная порода начинает в твердом состоянии
преобразовываться, подвергаться метаморфизму. Ме-
таморфические процессы могут быть разной интенсив-
ности, поэтому одни и те же исходные породы превраща-
ются в разные, но уже метаморфические породы.
Главные факторы метаморфизма — это температура,
Давление и флюиды — растворы и газы (рис. 2.8). С глу-
биной температура увеличивается, причем, как извест-
но, в разных местах земного шара неравномерно. Дав-
ление тоже возрастает, но тут следует иметь в виду, что
оно бывает разное. Всестороннее, или литостатиче-
38
Планета Земля, ее строение, состав и история развития
---Температура, °C —
О 200 400 600 800 1000
0 0
Рис. 2.8. Температура, давление и
глубина ниже земной поверхно-
сти и разные ступени метамор-
физма. Осевая линия показы-
вает увеличение температуры
и давления с глубиной в «нор-
мальной» земной коре
ское (от греч. Uthos — ка-
мень), давление обусловле-
но массой горных пород.
Оно напоминает давление
на водолаза или подвод-
ную лодку в толще океани-
ческой воды. На глубине
10 км в земной коре лито-
статическое давление мо-
жет достигать 200 мПа, а
на глубине 30 км — 600—
700 мПа. Но еще есть на-
правленное давление, или
стресс, ориентированное
в каком-то одном направ-
лении. Оно может дости-
гать очень больших вели-
чин.
Флюиды представля-
ют собой растворы и газы,
часто высокой температу-
ры, которые как бы про-
паривают породы, привнося в них новые химические
элементы. К флюидам относится вода (Н2О), углекислый
газ (СО2), метан (СН4), оксид углерода (СО), сероводород
(H2S), водород (Н2) и др. Они переносят тепло, растворя-
ют минералы, активно участвуют в химических реакци-
ях. Без флюидов метаморфизм практически не происхо-
дит.
Типы метаморфизма. Выделяют два основных типа
метаморфизма: региональный и локальный.
Под регионом в геологии обычно понимают крупную
структуру, например Восточно-Европейскую платформу,
Балтийский щит, Урал, Кавказ и т. д. Региональный
метаморфизм охватывает большие площади, в сотни и
тысячи квадратных километров. Как правило, все архей-
ские породы (с возрастом более 2,6 млрд лет), а также
нижнепротерозойские (с возрастом 2,6—1,75 млрд лет)
подвергнуты региональному метаморфизму.
Наиболее распространенные горные породы 39
Локальный, т. е. местный, метаморфизм под-
разделяют на контактовый и динамометаморфизм.
Внедрение в толщи осадочных или магматических пород
любого интрузивного тела оказывает на них воздействие
повышенной температурой и горячими флюидами, т. е.
растворами и газами. Вмещающие породы под их воздей-
ствием изменяются, претерпевают метаморфизм. Особен-
но сильное контактовое воздействие на вмещающие по-
роды оказывают крупные гранитные интрузивы — ба-
толиты. Ширина контактовой зоны может достигать
нескольких километров. У небольших и низкотемпера-
турных интрузивов ширина экзоконтактов достигает все-
го нескольких сантиметров и там происходит лишь про-
цесс дегидратации, т. е. удаления воды из-за повышенной
температуры. Динамометаморфизм происходит в сравни-
тельно узких зонах разломов, особенно надвигов, сдвигов
и покровов. Сильное одностороннее давление при этом не
сопровождается ростом температуры.
Существует еще один тип метаморфизма — удар-
ный, возникающий в результате падения метеоритов.
Огромная скорость сближения метеорита с Землей, со-
ставляющая около 3 км/с, вызывает не только дробле-
ние пород, но и их мгновенное плавление, даже испаре-
ние. При колоссальном давлении, возникающем в доли
секунды, у минералов разрушается кристаллическая ре-
шетка, и они становятся изотропными, т. е. одинаковы-
ми по всем направлениям. Этот тип метаморфизма про-
является только в метеоритном кратере.
Фации метаморфизма. Это определенные метамор-
фические породы, сформировавшиеся из первичных,
или исходных, пород и обладающие набором минералов
(или парагенезом, т. е. сообществом), свойственных
только этим метаморфическим породам, образовавшим-
ся при данных температуре и давлении.
Выделяют несколько фаций метаморфизма, но чаще
всего упоминают четыре из них:
1) зеленосланцевая’,
2) амфиболитовая’,
3) гранулитовая’,
4) эклогитовая.
40
Планета Земля, ее строение, состав и история развития
На рисунке 2.9 хорошо
---Температура, °C —3*
0 200 400 600 800 1000
Рис. 2.9. Основные фации мета-
морфизма
видно, при каких темпера-
турах и давлениях и при-
мерно на каких глубинах
образуются породы этих
фаций, а на рисунке 2.10
показаны вновь образую-
щиеся минералы в связи с
усилением степени мета-
морфизма.
Для зеленосланцевой
фации весьма характерны
филлиты, зеленоватые по-
роды с шелковистым бле-
ском, образованные мелки-
ми (меньше 1 мм) зернами
кварца и чешуйками хло-
рита и серицита (разновид-
ность мусковита). Такие породы относят к низким сту-
пеням метаморфизма.
Для амфиболитовой фации, характерной для
средних ступеней метаморфизма, типичны гнейсы,
различные кристаллические сланцы, амфиболиты.
Гнейсы — это очень распространенные полосчатые мета-
морфические породы, состоящие из кварца, полевых
шпатов и слюд (мусковита и биотита). Гнейсы образуют-
ся на базе как осадочных, так и магматических пород.
Амфиболиты — темные плотные породы, сложенные ро-
говой обманкой (амфибол) и плагиоклазами, иногда
биотитом, и образующиеся при метаморфизме основных
магматических пород — базальтов и габбро.
Гранулитовая и эклогитовая фации относятся
к высшим ступеням метаморфизма и образуются при
высоких температурах и давлениях. Гранулиты со-
стоят из кварца, полевых шпатов (ортоклаза и
плагиоклазов), граната, кордиерита, пироксенов,
а эклогиты сложены гранатом и пироксеном. Эти
породы типичны для нижних частей земной коры, для
глубин 40 км.
Наиболее распространенные горные породы
41
„ Филлиты
Кристаллические
сланцы Глинистые сланцы
Кристаллические
сланцы
Рис. 2.10. Контактовый метаморфизм у крупного гранитного бато-
лита. На рисунке видно, как первичные породы по мере прибли-
жения к гранитам постепенно метаморфизируются. Чем ближе
к гранитам, тем выше степень метаморфизма
Первичные породы, которые были метаморфизова-
ны, не всегда удается определить, особенно в гнейсах,
амфиболитах и эклогитах. Но во многих случаях это
вполне возможно. Известняки переходят в мраморы, а
потом в скарны, если много флюидов. Толщи глин сме-
няются глинистыми сланцами, потом филлитами, хло-
ритовыми сланцами и вблизи контакта — силлимани-
товыми сланцами. Песчаники превращаются в кварци-
ты и т. д.
Вопросы
I. Что представляют собой горные породы?
2. Чем различаются между собой структура и текстура по-
род?
3. На какие группы подразделяют горные породы по проис-
хождению?
42
Планета Земля, ее строение, состав и история развития
4. Как подразделяют магматические горные породы?
5. Чем отличаются интрузивные породы от эффузивных?
6. Из каких минералов состоят граниты?
7. На какие группы подразделяют осадочные горные породы?
8. Как подразделяют обломочные горные породы?
9. Что такое метаморфизм?
10. Какие существуют главные факторы метаморфизма?
I 1. Какие давления влияют на метаморфизм?
J2. Какие типы метаморфизма известны?
13. Приведите примеры метаморфических пород и объясните,
из чего они могли образоваться.
— ВЫВОДЫ--------------------------------------------
Все горные породы состоят из минералов, которых известно бо-
лее 3 тыс. Горные породы подразделяют на осадочные, магмати-
ческие и метаморфические. Всем породам свойственны опреде-
ленные структуры и текстуры.
§ 8. Периодизация истории Земли
Одной из главных задач геологии всегда было
определение возраста горных пород. Какие слои моложе,
какие — древнее? Этот вроде бы простой вопрос порож-
дает огромное количество новых вопросов. Но всегда воз-
никают два главных: каков относительный возраст слоев
и каков их абсолютный возраст? В первом случае нам
достаточно убедиться в том, что какие-то слои моложе
других, а во втором требуется определить возраст поро-
ды в абсолютных цифрах — в годах. Например, гранит
имеет абсолютный возраст 400 млн лет.
Абсолютная геохронология. Когда мы говорим об аб-
солютной геохронологии, то подразумеваем возраст фор-
мирования какой-либо горной породы в астрономиче-
ских единицах времени — годах, продолжительность ко-
торых признается абсолютной и неизменной в масштабе
времени. Проблема определения абсолютного возраста
горных пород, продолжительности существования Зем-
ли издавна занимала умы геологов, и попытки ее реше-
Периодизация истории Земли
43
ния предпринимались много раз, для чего использова-
лись различные явления и процессы.
Ранние представления об абсолютном возрасте Зем-
ли были курьезными. Современник М. В. Ломоносова,
французский естествоиспытатель Ж. Бюффон (1707—
1788) определял возраст нашей планеты всего лишь
в 74 800 лет. Другие ученые выдвигали различные циф-
ры, но не превышавшие 400—500 млн лет (рис. 2.11).
Здесь надо отметить, что все их попытки были заранее
обречены на неудачу, так как они исходили из постоян-
ства скоростей процессов, которые, как известно, меня-
лись в геологической истории Земли. И только в первой
половине XX в. появилась реальная возможность изме-
рять действительно абсолютный возраст горных пород,
геологических процессов, Земли и планет. Она базирова-
лась на открытии процесса радиоактивного распада не-
Возраст, 1
лет 1
10 000 МЛН J
1000 МЛН J
100 МЛН-1
10 млн-
1 млн-
100 тыс. -
10 тыс. -
1 тыс. —
Радиоактивный
Д. Джоли
л Кельвин,
Г. Гельмгольц
® Ж. Бюффон
Епископ Ашер
1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000 Годы
Рис. 2.11. Представления о возрасте Земли
44
Планета Земля, ее строение, состав и история развития
устойчивых изотопов целого ряда химических элемен-
тов. Поскольку этот физический процесс идет с постоян-
ной скоростью и не зависит ни от каких внешних
воздействий, ученые получили «атомный часовой меха-
низм», позволяющий измерять возраст интересующего
их геологического объекта.
Так возник радиометрический метод определения
абсолютного возраста горных пород, в основе которого
лежит физическое явление радиоактивного распада изо-
топов: 238U, 235U, 232Th, 40К, 87Sr, 14С, 3Н и многих дру-
гих. Все эти изотопы нестабильны и обладают вполне
определенной, экспериментально выявленной скоростью
распада, обычно характеризуемой периодом полураспа-
да, т. е. временем, в течение которого распадается поло-
вина атомов данного нестабильного изотопа.
Период полураспада радиоактивного элемента извес-
тен, и определение возраста заключается в том, чтобы
найти отношение массы вновь образованного химическо-
го элемента к массе материнского изотопа. Радиометри-
ческий возраст надо определять по минералам, содержа-
щим радиоактивные элементы, при этом отсчет времени
в «атомных часах» начинается сразу же после кристал-
лизации данного минерала, который все последующее
время ведет себя как замкнутая система и сохраняет все
продукты распада и то количество исходного материн-
ского изотопа, которое осталось после распада. Кроме
этого, мы должны быть уверены в том, что ничто посто-
роннее не попало в минерал за время, прошедшее с мо-
мента его образования.
Науку, занимающуюся определением абсолютного
возраста минералов и горных пород, называют радиоло-
гией. В ее арсенале насчитывается много методов, кото-
рые постоянно совершенствуются и имеют конечной
целью повышение точности определений.
Относительная геохронология. Все события, которые
происходили на Земле за доступное наблюдению время,
запечатлены в горных породах, как осадочных, так и
магматических. Нужно только уметь увидеть отражение
Периодизация истории Земли
45
\
этих событий в породах и определить время, когда они
происходили.
Еще в 1669 г. Н. Стено (1638—1686), выдающийся
ученый-геолог, открыл важный закон последовательнос-
ти напластования осадочных пород и показал, что слои,
которые залегают выше, моложе слоев, располагающих-
ся под ними, т. е. ниже. Это сейчас кажется очевидным,
а 300 лет назад об этом и не догадывались.
Таким образом возникла наука о последовательности
формирования пластов горных пород — стратиграфия
(от лат. stratum — слой, grapho — пишу).
Существуют различные методы стратиграфического
расчленения разреза горных пород, т. е. описания после-
довательности образования слоев, а также сопоставле-
ния удаленных друг от друга обнажений слоев горных
пород. Один из наиболее важных среди них — палеон-
тологический метод.
Практически во всех слоях осадочных горных пород
встречаются окаменелые остатки животных и растений.
Известно, что многие из них в те или иные периоды вы-
мирали, а на смену им приходили новые виды. Для гео-
логии особое значение имеют такие организмы, которые
жили короткое время, но были широко распространены
на всем земном шаре. Раз время жизни у них относи-
тельно небольшое, то они встречаются в ископаемом со-
стоянии только в пластах, обладающих маленькой мощ-
ностью, например в несколько десятков метров, но зато
на огромной площади. Поэтому, обнаружив определен-
ную ископаемую фауну в пласте в одном месте и встре-
тив ее же в пласте, расположенном за сотни километров
от первого, можно будет с уверенностью сказать, что эти
пласты имеют один и тот же возраст (рис. 2.12). Такую
фауну называют руководящей.
В последние десятилетия особое внимание стали уде-
лять очень мелким организмам, которых много в слоях
осадочных морских пород, — фораминиферам, обла-
дающим известковым скелетом, и радиоляриям, со ске-
летом из кремнистых минералов. Эта микрофауна, в
46
Планета Земля, ее строение, состав и история развития
Рис. 2.12. Сопоставление разрезов палеонтологическим методом.
Во 2-м разрезе отсутствует слой б, в 3-м разрезе отсутствуют слои
а, б, в. В 1-м и 4-м разрезах представлены все слои
отличие от макрофауны, распространена в осадочных
толщах намного шире.
Для стратиграфического расчленения разрезов оса-
дочных горных пород широко используют также пыльцу
и споры ископаемых растений, которые содержатся как
в морских, так и в континентальных отложениях. Они
попадали туда, так как ветры разносили их на большие
расстояния. Кроме палеонтологического метода для стра-
тиграфического расчленения и сопоставления между со-
бой разрезов осадочных горных пород, используют и не-
которые другие, в частности палеомагнитный.
Относительная и абсолютная геохронологии горных
пород дают геологам возможность подойти к выяснению
истории развития Земли, к выделению в ее геологиче-
ской истории основных этапов, отличающихся друг от
друга и разделенных какими-то более кратковременны-
ми событиями.
Геологическая хронология. В геологии как ни в ка-
кой другой науке важно установление последовательнос-
ти событий, их хронологии, основанной на естественной
периодизации геологической истории. Геологическая
хронология, или геохронология, основана на выясне-
нии геологической истории наиболее хорошо изученных
регионов, например в Центральной и Восточной Европе.
На основе широких обобщений, сопоставления геологи-
ческой истории различных регионов Земли, выявления
закономерностей эволюции органического мира на пер-
вых международных геологических конгрессах в конце
Периодизация истории Земли
47
прошлого века была выработана и принята Междуна-
родная геохронологическая шкала, отражающая по-
следовательность подразделений времени, в течение ко-
торого формировались определенные комплексы отло-
жений, и эволюцию органического мира. Таким
образом, Международная геохронологическая шкала —
это естественная периодизация истории Земли.
Она выделяет следующие геохронологические под-
разделения: эон, эра, период, эпоха, век, время. Для
каждого из них характерен свой комплекс отложений,
выделенный в соответствии с изменением органического
мира и называемый стратиграфическим’, эонотема,
группа, система, отдел, ярус, зона. Следовательно,
группа — стратиграфическое подразделение, а соответ-
ствующее ей временное геохронологическое подразделе-
ние представляет собой эру. Поэтому существуют две
шкалы: геохронологическая и стратиграфическая.
Первую мы используем, когда говорим об относительном
времени в истории Земли, а вторую — когда имеем дело
с отложениями, так как в каждом месте земного шара
в любой промежуток времени происходили какие-то гео-
логические события. Другое дело, что накопление осад-
ков не было повсеместным.
Геохронологическая шкала приведена в таблице 2.3.
Содержание ее с момента принятия не раз меняли и
уточняли. В настоящее время выделяют три наиболее
крупных стратиграфических подразделения — эоно-
темы: архейскую, протерозойскую и фанерозой-
скую, которым в геохронологической шкале соответст-
вуют эоны различной длительности. Архейская и проте-
розойская эонотемы, охватывающие почти 80% времени
существования Земли, выделяют в криптозой, так как
в докембрийских образованиях полностью отсутствует
скелетная фауна, отчего и палеонтологический метод к
их расчленению неприменим. Поэтому разделение до-
кембрийских образований базируется в первую очередь
на общегеологических и радиометрических данных. Фа-
нерозойский эон охватывает всего 570 млн лет, и расчлене-
ние соответствующей эонотемы отложений базируется на
48
Планета Земля, ее строение, состав и история развития
Таблица 2.3
Геохронологическая шкала
Эон Эра Период Эпоха Длитель- ность, млн лет
Фанерозой Кайно- зойская Четвертич- ный Голоцен 1
Плейстоцен
Неогеновый Поздняя(плиоцен) 25
Ранняя (миоцен)
Палеогено- вый Поздняя (олигоцен) 41
Средняя (эоцен)
Ранняя (палеоцен)
Мезо- зойская Меловой Поздняя 66
Ранняя
Юрский Поздняя 53
Средняя
Ранняя
Триасовый Поздняя 50
Средняя
Ранняя
Палео- зойская Пермский Поздняя 45
Ранняя
Каменно- угольный Поздняя 65
Средняя
Ранняя
Периодизация истории Земли
49
Окончание табл.
\ Зон Эра Период Эпоха Длитель- ность, млн лет
О со о & О) и се е Девонский Поздняя 55
Средняя
Ранняя
Силурий- ский Поздняя 35
Ранняя
Ордовик- СКИЙ Поздняя 65
Средняя
Ранняя
Кембрий- ский 80
Крип- тозой Проте- розой- ская Около 2000
Архей- ская Около 2000
большом разнообразии многочисленной скелетной фа-
уны. Фанерозойскую эонотему подразделяют на три
группы — палеозойскую, мезозойскую и кайнозой-
скую, соответствующие крупным этапам естественной
геологической истории Земли, рубежи которых отме-
чены достаточно резкими изменениями органического
мира.
Названия эонотем и групп происходят от греческих
слов: archaios — древний, древнейший; proteros — пер-
вичный; palaios — древний; mesos — средний; kainos —
новый; kryptos — скрытый; phaneros — явный, про-
зрачный (появилась скелетная фауна). Слово «зой» про-
исходит от zoe — жизнь. Следовательно, словосочетание
«кайнозойская эра» означает эру новой жизни и т. д.
50
Планета Земля, ее строение, состав и история развития
Группы подразделяют на системы, отложения которых
сформировались в течение одного периода и характери-
зуются только им свойственными семействами или рода-
ми организмов, а если это растения, — то родами и вида-
ми. Системы были выделены в различных регионах и в
разное время начиная с 1822 г. В настоящее время выде-
ляют 12 систем, названия большей части которых проис-
ходят от тех мест, где они впервые были описаны. На-
пример, названия юрской системы — от Юрских гор в
Швейцарии, пермской — от Пермской губернии в Рос-
сии, меловая система названа по наиболее характер-
ным породам — белому писчему мелу и т. д. Четвер-
тичную систему нередко именуют антропогеновой,
так как именно в этом возрастном интервале появился
человек. Системы подразделяют на два или три отдела,
которым соответствуют ранняя, средняя и поздняя эпо-
хи. Отделы, в свою очередь, разделяют на ярусы, харак-
теризующиеся присутствием определенных родов и ви-
дов ископаемой фауны. И наконец, ярусы подразделяют
на зоны, являющиеся наиболее дробной частью Между-
народной стратиграфической шкалы, которой в геохро-
нологической шкале соответствует время. Названия яру-
сам даны большей частью по географическим названиям
районов, где тот или иной ярус был выделен: например
алданский, башкирский, маастрихтский ярусы
и т. д. В то же время зона обозначается по наиболее ха-
рактерному виду ископаемой фауны. Зона охватывает,
как правило, только определенную часть региона и раз-
вита на меньшей площади, нежели отложения яруса.
Всем подразделениям стратиграфической шкалы со-
ответствуют геологические разрезы, в которых они были
впервые выделены. Поэтому такие разрезы являются
эталонными, типичными. Их называют стратотипа-
ми, ведь в них содержится только им свойственный
комплекс органических остатков, определяющий стра-
тиграфический объем данного стратотипа.
Определение относительного возраста каких-либо сло-
ев и заключается в том, что мы сравниваем обнаруженный
нами комплекс органических остатков в изучаемых слоях
Периодизация истории Земли
51
с комплексом ископаемых в стратотипе соответствующего
подразделения Международной геохронологической шка-
лы, т. е. мы определяем возраст отложений относительно
стратотипа. Именно поэтому палеонтологический метод,
несмотря на присущие ему недостатки, остается наиболее
важным методом определения геологического возраста
горных пород. Определение относительного возраста, на-
пример девонских отложений, свидетельствует лишь о
том, что эти отложения моложе силурийских, но древнее
каменноугольных. Однако мы не можем установить дли-
тельность формирования девонских отложений и дать за-
ключение о том, когда (в абсолютном летосчислении) про-
изошло накопление этих отложений. Только методы абсо-
лютной геохронологии способны ответить на этот вопрос.
Вопросы
1. Что такое абсолютный возраст горных пород?
2. На чем основан метод определения абсолютного возраста
горных пород?
3. В чем заключается определение радиометрического возрас-
та горных пород?
4. Что такое относительный возраст горных пород?
5. В чем заключается суть палеонтологического метода?
6. Что такое руководящая фауна?
7. Что представляет собой геохронологическая шкала?
8. Какие существуют геохронологические подразделения?
9. Какие наиболее крупные эонотемы вам известны?
10. На каких признаках основывается разделение докембрий-
ских образований?
11. Что такое стратотип?
12. В чем заключается определение относительного возраста
пород?
— ВЫВОДЫ ------------------------------------------------
Периодизация геологической истории Земли заключается в уста-
новлении относительного возраста пород: слои, залегающие вы-
ше, моложе слоев, залегающих ниже. Выявление абсолютного
возраста пород возможно с использованием изотопного метода,
так как радиоактивные элементы содержатся в большинстве ми-
нералов. Сейчас создана геохронологическая шкала, в которой
для всех временных подразделений указан абсолютный возраст.
Глава 3 Экзогенные геологические
процессы
Поверхность Земли хоть и не очень быстро, но
непрерывно изменяется под действием различных внеш-
них и внутренних сил. Изменения происходят и в более
глубоких участках земной коры.
Под действием энергии Солнца, атмосферы, воды,
силы тяжести горные породы разрушаются и тут же
образуются вновь из продуктов разрушения. В этом по-
стоянном процессе участвуют и внутренние силы, в ча-
стности поднимается вверх из глубинных очагов магма,
застывая, не дойдя до поверхности, или извергаясь из
вулканов. На геологические процессы влияют притяже-
ние Солнца, Луны, вращение Земли. Ввиду такого раз-
нообразия сил, действующих в верхних оболочках Зем-
ли, эти процессы можно разделить на две группы:
1) эндогенные, или внутренние',
2) экзогенные, или внешние.
§ 9. Процессы выветривания
Любая горная порода, попадая на поверхность
Земли, подвергается разрушению под воздействием ат-
мосферы, гидросферы и биосферы. Она испытывает пе-
репады температур, воздействие вод, нередко агрессив-
ных по отношению к породе; корни растений проникают
глубоко в горную породу, выделяя кислоты. Все эти фак-
торы приводят к тому, что порода сначала растрескива-
ется, потом разваливается на куски, а затем рассыпается
в мелкую щебенку или превращается в глины.
Этот процесс называют выветриванием. Он являет-
ся очень важным геологическим процессом, проявляю-
Процессы выветривания
53
щимся везде и всегда. Надо только помнить, что вывет-
ривание — это отнюдь не работа ветра, а сложное явле-
ние, включающее в себя разрушение пород в ходе
физических, химических и биохимических процессов.
Выветривание не происходит на Луне и на Меркурии,
где нет атмосферы и гидросферы. Поэтому мы и видим
на их поверхности кратеры, возникшие миллиарды лет
назад, тогда как такие же по возрасту кратеры на Земле
давно уничтожены эрозией и выветриванием.
Физическое выветривание. Наиболее мощный фак-
тор такого выветривания — изменение температуры,
как суточное, так и сезонное. Например, в пустынях
камни нагреваются днем до +70 °C, а ночью температу-
ра может упасть почти до 0 °C. Поэтому горная порода
то расширяется, то сжимается. Но ведь обычно породы
состоят из различных минералов, коэффициент расши-
рения которых неодинаков, вследствие этого они рас-
ширяются и сжимаются по-разному. Темные минералы
и породы нагреваются сильнее, чем светлые, поэтому
они и разрушаются быстрее. Так горная порода по-
степенно как бы расшатывается, сцепление между
минералами уменьшается, она разламывается на куски,
а те, в свою очередь, распадаются на еще более мелкие
(рис. 3.1). Порода выветривается (см. рис. 3.1 на цвет-
ной вклейке).
Рис. 3.1. Увеличение соприкосновения горной породы с атмосфе-
рой при механическом выветривании
54
Экзогенные геологические процессы
Вода
Рис. 3.2. Морозное выветрива-
ние: а — трещины, заполнен-
ные водой; б — при замерзании
вода превращается в лед, объ-
ем которого на 10% больше;
давление льда разрушает по-
роду
Температурное вывет-
ривание энергичнее всего
происходит в пустынных
районах, где велик суточ-
ный перепад температур
(см. рис. 3.2 на цветной
вклейке).
Другой очень мощный
фактор механического раз-
рушения горных пород —
замерзающая вода, увели-
чивающая свой объем при
переходе в лед до 10%. Ес-
ли вода попадает в трещи-
ну горной породы и там за-
мерзает, то порода испы-
тывает сильное давление,
а лед действует как клин
(рис. 3.2). В старые вре-
мена, чтобы расколоть
большую глыбу камня, в
него вбивали деревянные
клинья, поливали их во-
дой, и они, разбухнув, разрывали камень. Так же действу-
ют лед, корни кустов и деревьев и растущие в трещинах
кристаллы, которые давят на стенки трещин, разрывая
горную породу.
Химическое выветривание. В воздухе и воде всегда
присутствуют органические кислоты, углекислый газ,
кислород. Особенно важна вода, способная разлагаться
на положительные водородные ионы (Н+) и отрицатель-
ные гидроксильные ионы (ОН-). Поэтому вода может ре-
агировать с горными породами. Эту ее способность уси-
ливают и другие растворенные в ней ионы, особенно
НСО3, SO|-, С1-, К+, Na+. Все они взаимодействуют с раз-
личными атомами в кристаллических решетках минера-
лов, разрушая их.
Процессы, выветривания
55
Химические реакции, наиболее распространенные
при выветривании:
1. С02 + Н20 <=> Н2СОЧ г * н+ + II СО.,;
2. СаСОо + СО, + Н.,0 ^=> Са++ + 2НС0о;
О Zu Li О'
3. СаСОо + Н+ 4- НСОо <=> Са,+ + 2НСОй;
<3 О О'
4. KAlSioOo + 2Н+ + 2НС0о + Н20 —> Al,Si,O-(OH) +
О О О Li Li Li О'- '
ортоклаз из С02 и Н20 глинистый
минерал
+ 2К++ 2НС0о + 4SiO9.
«3 Z
растворимые в растворе
ионы
Химическое выветривание в основном протекает при
окислении, гидролизе, гидратации и растворении.
Например, окисление минерала пирита (FeS2) при-
водит к образованию бурого железняка, или лимонита
(Fe2O3 • пН2О), широко распространенного минерала.
Именно поэтому на месторождениях сульфидных руд,
содержащих пирит, возникает так называемая шляпа из
лимонита коричневого цвета.
Гидратация связана с присоединением воды к ми-
нералам и образованию новых. Так, ангидрит (CaSO4)
при присоединении воды (Н20) превращается в гипс
(CaSO4 • 2Н2О):
CaSO4 4- 2Н2О <=> CaSO4 • 2Н2О.
Гидролиз — это более сложный процесс, заключаю-
щийся в разложении минералов силикатов. Особенно по-
казательно в этом отношении разложение хорошо из-
вестных полевых шпатов с превращением их в новый
минерал — каолинит.
Так как полевые шпаты широко присутствуют во
всех магматических породах, например в гранитах, и
в метаморфических — гнейсах, кристаллических слан-
цах, то в результате их химического выветривания обра-
зуются залежи каолинита, наиболее чистые разности ко-
торых используют для изготовления фарфора.
56
Экзогенные геологические процессы
Растворение пород осуществляется главным обра-
зом углекислотой, содержащейся в воде. Она особенно
агрессивна по отношению к карбонатным породам —
известнякам, мергелям, доломитам, а также сульфат-
ным — ангидриту, гипсу. Растворение вызывает образо-
вание в породах воронок, борозд и пещер. Этот процесс
называют карстом, по наименованию плато Карст в се-
веро-западной части Дикарского нагорья на Балканском
полуострове.
Надо отметить большое значение биогеохимического
выветривания, связанного с воздействием на горные по-
роды разнообразных микроорганизмов, включая лишай-
ники и мхи. Все они извлекают из минералов горных по-
род определенные химические элементы, такие как С1,
К, Р, S, Са, Mg, Na и др. То, что растения — мхи и ли-
шайники — действительно извлекают из горных пород
эти элементы, доказывает анализ золы растений, в кото-
рых содержание химических элементов во много раз
больше, чем в горных породах. Вырабатываемые корня-
ми растений органические кислоты и углекислый газ
влияют на усиление растворения пород. В лесах, особен-
но тропических, за год скапливается более 200 кг на 1 га
отмершего органического вещества, которое, выделяя
различные кислоты, как бы разъедает горные породы.
Все виды выветривания в природе могут действовать
одновременно.
Кора выветривания. Разрушение горных пород в ре-
зультате выветривания приводит к накоплению облом-
ков, глыб, дресвы. Этот разрушенный и неперемещен-
ный материал называют элювием, а совокупность раз-
личного элювия на той или иной площади — корой
выветривания.
Формирование коры выветривания происходит при
относительно выровненном, сглаженном рельефе, так
как на крутых склонах продукты разрушения пород не
могут сохраниться и будут смыты. Для образования
коры выветривания наиболее благоприятен влажный
жаркий климат с большим количеством осадков. В уме-
ренных широтах кора выветривания образуется не так
Процессы выветривания
57
интенсивно. Там она менее мощная. В пустынях же и
в тундре распространен только маломощный элювий.
В тропических и субтропических зонах образуется
мощная кора выветривания, обладающая определен-
ной вертикальной зональностью. Внизу, на коренных по-
родах, залегают мелкие обломки этих же пород, сменяю-
щиеся выше толщей глинистых пород с гидрослюдой и
монтмориллонитом, а верхнюю часть коры выветривания
слагают каолинитовые глины. Кроме того, в верхней час-
ти распространены гидроокислы алюминия и железа, ко-
торые придают коре красный цвет. Этот верхний пласт об-
ладает большой твердостью. За эти качества он получил
название латерит (от лат. later — кирпич).
Образование такой коры выветривания представляет
собой сложный химический процесс, во время которого
происходят вынос некоторых химических элементов из
породы и преобразования структуры полевых шпатов с
превращением их в каолинит. На разложение минералов
в горной породе влияет много факторов: температура,
влажность, химический состав вод.
Если кора выветривания покрывает большие площа-
ди, то ее называют площадной, а если она приурочена к
зонам дробления в пределах, например, разломов, — ли-
нейной. Площадные коры выветривания имеют мощ-
ность до 100 и более метров.
На разных породах формируются разные коры вывет-
ривания, так как минералы пород, подвергающиеся раз-
ложению, также различны.
Коры выветривания бывают современные и
древние. Известны они начиная с протерозойского вре-
мени (например, на Балтийском и Украинском щитах).
В девонское время коры выветривания формировались
на Тимане, в мезозойское время — в Казахстане, на
Урале.
Коры выветривания содержат важные месторожде-
ния полезных ископаемых, в частности бокситов, пред-
ставляющих собой сырье для получения алюминия.
Формируются месторождения потому, что из пород вы-
носятся натрий, калий, кальций, магний, а оксиды алю-
58
Экзогенные геологические процессы
миния и железа остаются и накапливаются. Так как
нижняя часть коры выветривания залегает обычно в по-
нижениях рельефа, западинах, глубоких карманах, то
там и сохраняются залежи бокситов.
Вопросы
1. Что называют выветриванием?
2. Какие процессы происходят при физическом выветривании?
3. Что представляет собой химическое выветривание?
4. Какие факторы действуют при биогеохимическом выветри-
вании?
5. Что такое элювий и кора выветривания?
6. Какие факторы способствуют формированию коры вывет-
ривания?
7. Что такое латерит?
8. Где образуются современные коры выветривания?
9. Как образуются бокситы?
— ВЫВОДЫ ----------------------------------------------
Выветривание — разрушение горных пород под действием изме-
нений температуры, а также химических процессов — окисле-
ния, гидратации, гидролиза, растворения. Образующиеся на вы-
ровненном рельефе коры выветривания содержат бокситы (руду
для получения алюминия).
§10. Геологическая деятельность
поверхностных текучих вод
Текучие воды производят большую геологиче-
скую работу, и неважно, текут ли они по склону холма
после сильного дождя или мчат свои воды в виде бурных
горных рек. Именно текучие воды являются той мощной
силой, которая изменяет рельеф, понижая его, выраба-
тывая овраги и долины. Вместе с тем реки переносят ог-
ромное количество песка, глины, органических веществ,
которые выносят в моря, озера и океаны, образуя мощ-
ные толщи осадков.
Хорошо известен полный круговорот воды в природе:
вода испаряется с поверхности водоемов, превращаясь
в облака, из которых выпадают осадки в виде дождя
Геологическая деятельность поверхностных
текучих вод 59
и снега, причем часть выпавшей влаги просачивается
в землю, а другая ее часть стекает по поверхности Земли
и снова попадает в водоемы (рис. 3.3).
Ежегодно с поверхности Земли, включая и океаны, ис-
паряется огромный объем воды — около 517 тыс. км3.
При этом с суши испаряется 62 тыс. км3, а выпадает на
нее 108 тыс. км3, в то время как с поверхности океанов ис-
паряется 455 тыс. км3, а выпадает на нее 409 тыс. км3. От-
сюда следует, что на сушу выпадает осадков больше, чем
испаряется. Именно эти как бы лишние 46 тыс. км3 воды
и стекают по земной поверхности, а также и под ней в ви-
де подземных вод, снова попадая в моря и океаны.
Текучие воды производят двоякую работу. С одной
стороны, они размывают породы. Этот процесс называют
эрозией (от лат. erosio — разъедание). С другой сторо-
ны, они намывают, накапливают обломочный материал,
переносимый водой. Этот процесс называют аккумуля-
цией (от лат. akkumulatio — накопление).
Плоскостной сток. Когда идет дождь, то по любому
склону холма, горы, оврага текут тоненькие струйки
воды. Они увлекают с собой мелкие частицы почвы,
маленькие обломки пород и переносят их вниз, к осно-
ве. 3.3. Схема гидрологического цикла (содержание воды в океа-
нах, ледниках, озерах и подземных водах дано в процентах)
60
Экзогенные геологические процессы
ванию склона. Так накапливаются делювиальные отло-
жения (от лат. deluo — смываю), образующие шлейф
в нижней части склона холма, где наблюдается их мак-
симальная мощность. Делювий очень широко распрост-
ранен повсюду, но особенно он развит в районах умерен-
ного и субтропических поясов.
Геологическая деятельность временных водных по-
токов. Дожди выпадают периодически. Иногда бывают
сильные ливни, и тогда бурные потоки воды устремля-
ются по оврагам.
Рост оврага происходит постепенно, но неотвратимо.
Если на его склоне образуется хотя бы небольшая рытви-
на, то в дальнейшем она будет расти как бы вспять, раз-
мывая склон. Такой размыв называют эрозией. Эрозия
временных водотоков углубляет дно (тальвег) оврага,
происходит глубинная эрозия. Новые водотоки размы-
вают его вершинную часть, и овраг растет в сторону во-
дораздела склона. Такую эрозию называют пятящейся
или регрессивной. Постепенно овраг увеличивается и
растет как вниз по склону, так и вверх. Дно его со време-
нем становится более пологим, а устье стремится при-
близиться к уровню либо более глубокого оврага, либо
речки, озера (рис. 3.4). Этот уровень называют базисом
эрозии. Достигнув его, овраг вырабатывает свой про
филь равновесия в виде вогнутой кривой, имеющей бо-
лее крутой уклон в верховьях и пологий у базиса эрозии.
Рис. 3.4. Рост оврага в результате регрессивной (пятящейся) эро-
зии. 1 —4 — стадии роста оврага, начиная с самой ранней
Геологическая деятельность поверхностных
текучих вод
61
Овраги растут очень быстро, до 2—3 м в год, особенно
там, где на поверхности залегают рыхлые горные поро-
ды. По мере роста одиночного оврага его форма усложня-
ется, на склонах возникают боковые овражки, которые
тоже начинают разрастаться. При этом для них базисом
эрозии будет днище главного оврага.
Овражная сеть может занимать огромные площади,
полностью выводя из сельскохозяйственного оборота ты-
сячи гектаров пашни. Например, на Среднерусской воз-
вышенности развита очень интенсивная овражная сеть,
так как рыхлые породы легко размываются. Здесь резко
сокращаются площади полей. Они расчленяются на все
более мелкие.
В некоторых районах, сложенных легко размываемы-
ми лёссами, овраги могут расчленять рельеф таким обра-
зом, что между ними остаются только острые водоразде-
лы. Такие районы называют бэдлендами (от англ, bad-
land — дурные земли).
С ростом оврагов ведут непрерывную борьбу. Чтобы
препятствовать развитию оврагов, их перегораживают
стенками из плетня, бетона, столбов, металлических ре-
шеток. Необходимо любыми способами уменьшить эрози-
онную силу текущей воды, задержать ее на разных уров-
нях. Дело это дорогое и хлопотное, но необходимое, иначе
пашни будут уменьшаться и могут совсем исчезнуть.
Селевые потоки. Во время сильных грозовых ливней
в горах выпадает так много осадков, что вода, скатываясь
по склонам, ущельям, рытвинам, образует в долинах рек
мощные потоки. Уровень воды в реках поднимается на не-
сколько метров, а сила потока в них такова, что он легко
перемещает валуны диаметром в несколько метров. Этот
внезапно возникший грязекаменный поток называют се-
лем, что в переводе с арабского означает «бурный поток».
Сели возникают и в случаях прорыва высокогорных при-
ледниковых озер и бурного таяния снегов.
Сели бывают разные. В одних случаях это просто во-
да, перекатывающая огромные камни, в других — жид-
кая грязь такой плотности, что в ней камни плывут.
62
Экзогенные геологические процессы
Внезапность возникновения селей и их колоссальная
разрушительная сила приносят много бед.
Так, сели постоянно возникают на Кавказе, в долинах
рек Баксан, Чегем, Арагви. На Баксане они разрушают
шоссе, ведущие к Эльбрусу, угрожают городу Тырныауз,
сносят мосты. Возникают сели, как правило, летом, во
время сильных ливней. Летом 2000 г. катастрофические
сели обрушились на Тырныауз, разрушив в нем мно-
гоэтажные здания, мосты, шоссе. Погибли люди. Жизнь
в городе была парализована.
Часты сели в Средней Азии. В районе города Алма-
Аты в Казахстане периодически летом сходили мощные
сели по реке Алмаатинке из-за того, что при таянии лед-
ников высоко в горах Заилийского Алатау переполня-
лись озера в моренах. Прорыв такого озера и создавал се-
левой поток, который производил в городе большие раз-
рушения. Особенно разрушительным был сель в ночь с 8
на 9 июля 1921 г., когда более 80 (!) раз сходили сели вы-
сотой до 6 м, переносящие валуны весом более 25 т.
Позднее долину реки перегородили высокой плотиной,
образованной направленными взрывами. Для этого на
двух склонах долины выкопали длинные штольни, в них
заложили много сотен тонн взрывчатки, и выброшенные
при взрыве горные породы
Рис. 3.5. Конус выноса в пред-
горьях. Пролювиальные от-
ложения, слагающие конус
выноса, — результат деятель-
ности временных водных по-
токов
в мгновение ока перегороди-
ли долину. Насыпная пло-
тина, или дамба, много раз
спасала город, так как сели
не выходили за пределы ло-
вушки. Когда она почти за-
полнилась, плотину еще на-
растили в высоту.
В горных районах Тад-
жикистана каждое лето
сходят сели, разрушающие
кишлаки и дороги. Даже в
Крыму после летних лив-
ней ручейки становятся
бурлящими потоками, а
уровень воды в них вне-
запно повышается на не-
Геологическая деятельность поверхностных
текучих вод 63
Рис. 3.6. Поперечный профиль пролювиального конуса выноса
сколько метров. В 1933 г. мощный сель очень сильно
разрушил город Лос-Анджелес в США. В 1963 г. про-
изошла катастрофа в Казахстане, на озере Иссык, в кото-
рое сошел сель. Было много жертв.
Выходя из горных долин на равнину, селевые потоки
теряют свою мощь и растекаются веером, оставляя круп-
ные валуны и камни (рис. 3.5). Эти грубые, несортиро-
ванные отложения временных водных потоков называют
пролювием (от лат. proluo — выношу течением). Про-
лювиальные конусы выноса — характерные отложения
всех горных долин (рис. 3.6).
Бороться с селем очень трудно, но главное, что надо
сделать, — это погасить его живую силу, воздвигнув на
его пути перемычки, стенки, дамбы (рис. 3.7). И что осо-
бенно важно, нужно предвидеть селевую опасность и
вовремя оповещать о ней население. Для этого создают
специальные посты наблюдений.
Рис. 3.7. Борьба с селевыми потоками путем строительства дамб
поперек долины, по которой они двигаются
64
Экзогенные геологические процессы
Вопросы
1. Как осуществляется круговорот воды в природе?
2. Что такое эрозия и аккумуляция?
3. Как происходит плоскостной смыв? Что такое делювий?
4. Каким образом зарождается овраг? Как он развивается?
5. Что такое пятящаяся, или регрессивная, эрозия?
6. Какие меры предпринимают для предотвращения роста ов-
рагов?
7. Что такое селевой поток? Как он зарождается?
8. Как образуется пролювий?
9. Каким образом борются с селевыми потоками?
— ВЫВОДЫ ------------------------------------------------
Плоскостной смыв приводит к накоплению делювиальных отло-
жений, а сильные ливни и бурное таяние снегов — к образованию
грязекаменных потоков (селей). Рост оврагов наносит большой
ущерб полям.
КАК РАСТУТ ОВРАГИ
Пологие склоны только что распахали. Ровные, слег-
ка наклоненные поля радуют глаз. Но вот прошел сильный ли-
вень. Ручейки, которые текли-то всего чуть больше часа, прочер-
тили небольшие канавки, глубиной в несколько сантиметров,
устремившиеся к небольшой речушке. Следующий ливень эти ка-
навки углубил. И так происходит постоянно, когда идут дожди
или тает снег. Постепенно эти канавки становятся рытвинами,
превращаются в небольшие овражки, а потом и в овраги. В на-
чальной стадии своего развития овраги растут очень быстро, от
нескольких сантиметров до сотен метров в год. Их верховья
«ползут» вверх по склону, овраг как бы пятится. Такой процесс
называют регрессивной (пятящейся) эрозией. Если не бороться с
ростом оврагов, не ставить преграды поперек их русел, то через
какое-то время вся бывшая пашня уже будет изрезана ими и поле
станет непригодным для сельскохозяйственных работ.
НОЧНАЯ КАТАСТРОФА (из воспоминаний геолога)
Лето 1959 г. в Южной Осетии, на южном склоне
Большого Кавказа, выдалось жарким, с сильными и частыми
грозами. Наш лагерь — две палатки и машина — находился близ
Геологическая деятельность рек
65
устья небольшой речки, впадавшей в реку Б. Лиахва неподалеку
от села Нижние Роки, возле деревянного моста, переброшенно-
го через маленькую речушку, почти ручеек.
Однажды ночью в горах разразилась страшная гроза, ли-
вень падал стеной. Где-то в четыре часа утра в верховьях речки
послышался нарастающий шум, и через несколько минут вода
уже шла по днищу палатки, а она стояла на два метра выше
ручья. Когда мы выскочили из палатки, трудно было опреде-
лить, что происходит. Мы бросились к машине, когда вода бы-
ла уже в кабине. Шофер успел завести мотор и рывком выбро-
сил машину вверх на дорогу. В этот момент мимо нас со
страшным грохотом пронесся вал воды с глыбами камней. Де-
ревянный мост всплыл и исчез в темноте с потоком. Классиче-
ский сель высотой около 5—6 м накрыл наш лагерь в мгновение
ока. Вместо безобидного ручейка бушевал поток воды. Еще бо-
лее мощный сель пошел по долине Б. Лиахвы. Вплоть до села
Джава, а это в 40 км, были снесены все мосты, во многих мес-
тах подмыта и обрушена дорога. И остались мы, несколько че-
ловек, в машине посреди дороги на крутом склоне, без пала-
ток, без еды и, самое главное, без документов, так как сумки
унес сель. Но через пару дней, когда вода сошла, мы пошли по
завалу из камней, стволов и грязи и увидели ремешок, потянув
за который вытащили полевую сумку с документами. Хотя они
были все мокрые и слиплись, радость была большая.
После этой катастрофы дорогу и мосты восстанавливали ме-
сяца три, и только в октябре наша машина смогла выбраться из
долины Б. Лиахвы.
Появление селей предвидеть можно, и наша ошибка была в
том, что мы разбили лагерь слишком низко, на первой речной
террасе, не подумав о том, что сель может ее накрыть. Вот
так наша экспедиция училась на своих ошибках.
§ 11. Геологическая деятельность рек
Без рек трудно представить себе жизнь людей.
Реки — это водные дороги, источники воды для во-
доснабжения, сельского хозяйства, промышленности
и т. д. Они издревле соединяли города и деревни, были
главными торговыми путями. При этом реки — наибо-
лее важный фактор преобразования рельефа.
3 - 453 Короновскии
66
Экзогенные геологические процессы
Реки начинаются незаметными ручейками и посте-
пенно, вбирая в себя многочисленные притоки, превра-
щаются порой в мощные водные артерии. Большой
объем текущей воды производит как эрозионную, так и
аккумулятивную работу, которая особенно усиливается
во время паводка или половодья, весной, реже летом
после сильных дождей, а на горных реках — летом, во
время таяния снегов и ледников. Жарким и сухим летом
уровень воды в равнинных реках падает, затрудняя су-
доходство. Такое состояние реки называют меженью.
Как же «работает» река? Живая сила реки, или ее
энергия, зависит от скорости течения в ней воды и коли-
чества переносимого материала. Чем больше скорость те-
чения, тем сильнее эрозия, производимая рекой, и на-
оборот, чем медленнее течет река, тем больше она откла-
дывает взвешенного в воде материала. Живая сила реки
производит как донную, так и боковую эрозию.
Донная эрозия заключается в углублении русла ре-
ки путем врезания в подстилающие горные породы. Глу-
бина этого врезания связана, как и при врезании овра-
гов, с положением базиса эрозии, т. е. с уровнем того во-
доема (более крупной реки, озера, моря, океана), в
который река впадает. Кроме того, на силу донной эро-
зии влияет скорость тектонического подъема террито-
рии, по которой река протекает. Чем больше подъем, тем
быстрее врезается река. Донная эрозия осуществляется
обломочным материалом, переносимым рекой. Галька и
песок, крупные камни действуют на коренные породы в
ее русле как абразивная смесь, которая истирает поро-
ды, разрушая их, а вода уносит частицы породы.
Река всегда стремится выработать свой продольный
профиль так, чтобы он был близок к базису эрозии. Разра-
ботанный профиль равновесия имеет вид вогнутой кри-
вой, которая у древней реки более пологая, чем у молодой,
и всегда будет стремиться к горизонтальной плоскости.
В реальных условиях, когда река пересекает горные
породы различной прочности, в ее русле возникают по-
роги, перепады, уступы, с которых вода обрушивается
водопадом. Силой падающей воды у подножия уступа
Геологическая деятельность рек
67
вырабатывается водобой-
ный колодец, а нависаю-
щая над ним порода со
временем обрушивается, и
водопад отступает на неко-
торое расстояние. Так,
Ниагарский водопад от-
ступает на 1—1,2 м в год.
Боковая эрозия энер-
гичнее проявляется на
поздних стадиях развития
реки, когда русло ее уже
не спрямленное, а более
извилистое. В это время
река стремится один берег
подмыть, а на другом, на-
оборот, отложить песча-
ный материал. Все, что
она переносит и отклады-
вает, называют аллювием
(от лат. alluvio — нанос).
В это же время в русле ре-
ки возникают не только
продольные течения, но и
поперечные, нисходящие
у более крутого берега и
еще больше подмывающие
его. На противоположном
берегу в это время фор-
мируется отмель. Ось мак-
симальной скорости те-
чения, называемая стре-
жень, смещается то к
Перемещение меандра
вбок и вниз по течению
Рис. 3.8. Развитие меандров в
реке (1—3); 4 — поперечный
разрез реки
одному, то к другому берегу, опять-таки вызывая его
подмыв. За счет такого изменения первичного, близкого
к прямолинейному, русло реки начинает изгибаться все
больше и больше, образуя петли, называемые меандра
Ми (по наименованию очень извилистой реки в Малой
Азии в Турции) (рис. 3.8).
68
Экзогенные геологические процессы
Рис. 3.9. Развитие меандра и
перехват реки с образованием
старицы. На отмел ом берегу
накапливается аллювий, а об-
рывистый берег все время под-
мывается
Боковая эрозия расши-
ряет долину реки, и она
приобретает форму коры-
та. Если река течет в ме-
ридиональном направле-
нии в Северном полуша-
рии с севера на юг, то у
нее всегда правый берег
будет выше левого и более
обрывистым, если в Юж-
ном полушарии — наобо-
рот. Это связано с дейст-
вием силы, Кориолиса,
которая отклоняет движу-
щуюся воду из-за враще-
ния Земли с запада на вос-
ток.
По мере развития до-
лины реки меандры уве-
личивают свои петли и,
наконец, наступает пере-
хват, когда изгиб меандра
отшнуровывается от глав-
ного русла и превращает-
ся в старицу — неболь-
шое озеро (рис. 3.9).
Реки переносят боль-
шое количество обломоч-
ного материала. В равнин-
ных реках он преимуще-
ственно песчаный. Часть
его волочится по дну, дру-
гая — наиболее тонкая по
размеру — переносится во
взвешенном состоянии, а
третья находится в воде
в растворенном виде. Раз-
ные обломки, попав в ре-
ку и переносимые по дну,
Геологическая деятельность
рек
69
постепенно будут окатываться и превращаться в округ-
лую гальку. Размер обломков со временем уменьшается,
а их диаметр определяется скоростью течения. В горных
реках с их крутым уклоном вода переносит крупные ва-
луны (см. рис. 3.3 на цветной вклейке), а в равнинных —
мелкие гальки и песок. Интересно, что способность реки
переносить материал усиливается тем, что большинство
обломков в воде теряют до 40% массы (веса).
Масса осаждающейся частицы пропорциональна ее
объему.
Сопротивление частицы осаждению — функция
площади ее поверхности.
Скорость осаждения материала зависит от:
1) размера;
2) разности плотности частиц и жидкости;
3) вязкости жидкости;
4) силы тяжести.
На отмелых берегах, противоположных крутым и об-
рывистым, постепенно накапливаются толщи аллюви-
альных отложений, образующих широкие отмели, косы
и выстилающих дно. Во время половодья уже отло-
женный аллювий может переноситься ниже по течению,
а на его место намывается новый. Когда вода спадает, в
тех участках долины, где она была, остается слой ила и
песка. Эти участки называют поймой. Как правило, на
поймах развиваются хорошие травы, поэтому заливные
луга всегда используют для выгона скота и заготовки
сена.
В развитии речных долин можно выделить несколько
стадий. Первая стадия — молодости, с преобладани-
ем донной эрозии. В эту стадию долина имеет попереч-
ную форму в виде латинской буквы V, а ее продольная
форма обычно близка к прямолинейной. Во вторую,
зрелую стадию долина реки расширяется еще больше,
ее форма приближается к корытообразной, а русло ме-
андрирует, образуя извилины. В третью стадию —
70
Экзогенные геологические процессы
Рис. 3.10. Расширение речной до-
лины путем боковой эрозии,
подмывающей берега
дряхлости — долина
расширяется еще больше,
многие меандры оказыва-
ются перехваченными, об-
разуются многочисленные
старицы, отмели и косы
(рис. 3.10).
Каждая долина реки
развивается по-своему, так
как и уклоны днища у всех
разные, и породы, которые
они пересекают, отлича-
ются различной прочно-
стью и составом.
Для разработанных,
зрелых долин как рав-
нинных, так и горных рек
характерно развитие на
их склонах выровненных
площадок с обрывисты-
ми краями. Их называют
террасами (рис. 3.11).
Террасы, возникают
в результате либо пониже-
ния базиса эрозии реки,
либо поднятия местности.
В обоих случаях река на-
чинает усиленно врезаться в подстилающие горные по-
роды, стремясь выровнять свой профиль равновесия,
приближая его к базису эрозии. При этом ровная поверх-
ность бывшей поймы, заливаемой в половодье, оказыва-
ется гораздо выше максимального уровня воды и превра-
щается в первую террасу, сложенную аллювиальными
отложениями. Если подобный процесс будет повторять-
ся, то сформируется целая лестница террас. На неко-
торых из них аллювий может залегать только вверху,
тогда как их нижняя часть — цоколь — будет сложена
коренными породами. Такие террасы называют цоколь-
ными, в отличие от аккумулятивных террас, полно-
Геологическая деятельность рек
71
стью сложенных аллюви-
ем. На высоких террасах
аллювий может совсем не
сохраниться, такие терра-
сы называют эрозионны-
ми.
Обычно террасы нуме-
руют снизу вверх, и поэто-
му наиболее древние высо-
кие террасы будут иметь
последний номер. Количе-
ство террас в речных доли-
нах может доходить до
10—12.
Таким образом, речные
террасы рассказывают нам
об истории развития доли-
ны. Выровненные поверх-
ности террас свидетельст-
вуют о периоде стабилиза-
ции профиля равновесия, а
их уступы — о периодах
его активизации, ускорен-
ного врезания реки в связи
с изменением базиса эро-
Рис. 3.11. Схема развития реч-
ных террас. Во время этапов
поднятия река врезается в
коренные породы (2) и начи-
нает снова разрабатывать до-
лину (3). При новом поднятии
(4) река снова врезается в них.
И так повторяется несколько
раз
зии или тектоническими поднятиями.
Можно привести интересный пример врезания рек в
подстилающие горные породы в связи с изменением ба-
зиса эрозии. Так, в среднем плиоцене, примерно 3 млн
лет назад, резко понизился (примерно на 500 м) уровень
воды в Каспийском море, и вся вода сосредоточилась
только во впадине Южного Каспия. Все реки, впадавшие
в Каспийское море, стали быстро врезаться в коренные
породы, выработав глубокие ущелья. Волга тогда впада-
ла в море в районе современного Баку, и там накопилась
огромная толща песчаных отложений, из которых сей-
час добывают нефть.
Когда уровень Каспия вновь стал подниматься, глубо-
кие речные долины оказались заполненными аллюви-
72
Экзогенные геологические процессы
альными отложениями мощностью в несколько сотен
метров.
Дельты. Весь материал, переносимый рекой, тот, ко-
торый волочится по дну и находится во взвешенном и
растворенном состоянии в речной воде, начинает откла-
дываться в устье реки, при впадении ее в озеро, море,
океан, так как уменьшается живая сила воды. В этом
месте ее течение замедляется и совсем прекращается.
Поэтому все, что несла река, выпадает в осадок, образуя
огромный подводный конус выноса, или дельту. Та-
кое название эта форма аллювиальных отложений полу-
чила от греческой буквы А (дельта), так как напоминает
ее в плане (см. рис. 3.4 на цветной вклейке).
Рис. 3.12. Разрастание дельты реки Волги
Геологическая деятельность рек
73
Сначала дельта образуется в наземной части устья
реки, а потом и в подводной, далеко выдвигаясь в море.
Если река несет много материала, дельтовый конус фор-
мируется быстро, и наносы начинают препятствовать сто-
ку воды. Тогда река прорезает в наносах новые, дополни-
тельные русла, или рукава. Так выглядит огромная дель-
та Волги при впадении ее в Каспийское море. Множество
рукавов и протоков образуют ветвящуюся систему, зани-
мающую пространство в 1900 км2. Дельта, благодаря
обильным поступающим наносам, постепенно выдвигает-
ся в море и как бы наращивает себя (рис. 3.12).
Существуют гигантские дельты, например рек Янцзы
и Хуанхэ в Китае. Их дельты слились, образовав аллю-
виальный конус выноса длиной 1200 км и шириной до
450 км. Очень крупные дельты у Лены, Тигра и Евфрата,
Ганга, Миссисипи и многих других рек. Если земная ко-
ра в области формирования дельты прогибается, то мощ-
ность дельтового аллювия может достигать многих сотен
метров, например в дельте Миссисипи — около 800 м.
В крупных дельтах развиты не только аллювиальные от-
ложения, но и озерные, болотные и морские. Все вместе
они образуют сложный комплекс дельтовых отложений,
в которых, как правило, захороняется много органиче-
ского вещества, источника будущих месторождений уг-
леводородов — нефти и газа.
В некоторых случаях вместо дельт в устьевых частях
рек образуются глубокие и узкие заливы — эстуарии
(от лат. aestuarium — затопляемое устье реки), напоми-
нающие в плане длинную воронку. Они образуются в том
случае, если масса речной воды переносит мало матери-
ала и он не может сформировать дельту. Особенно бла-
гоприятно для образования эстуариев наличие приливов
и отливов, когда приливная волна проникает далеко
вверх по течению реки, как, например, в реке Пенжине,
впадающей в Охотское море, или в реках Эльбе, Темзе.
Наносы, которые откладывает река в своем устье, во вре-
мя отлива выносятся далеко в море, где размываются те-
чениями, идущими вдоль берега. Поэтому дельта и не
формируется. Классические эстуарии есть у Оби и Ени-
74 Экзогенные геологические процессы
сея, но там главная причина их образования — постепен-
ное опускание земной коры.
Хорошим примером эстуария может служить Севас-
топольская бухта, представляющая собой часть долины
реки Черной. Эстуарии на северных побережьях Чер-
ного и Азовского морей называют лиманами (от греч.
Итёп — бухта, залив). Хорошо известны лиманы в райо-
не Одессы, Бугский лиман и др.
Геологическая деятельность рек и полезные иско-
паемые. Значение рек в хозяйственной деятельности че-
ловека очень велико. Долины рек пересекают горные по-
роды и сложенные ими структуры, в которых содержат-
ся различные полезные ископаемые. Река размывает их
и переносит тяжелые минералы на большие расстояния,
перекатывая обломки по дну. В отмелях они откладыва-
ются и, накапливаясь, образуют россыпи, в которых со-
держатся платина, титан, олово, золото, алмазы в таких
количествах, которые делают их добычу экономически
выгодной. Титан и олово входят составной частью в
минералы ильменит, рутил и касситерит. Так как эти
минералы обладают большим удельным весом, то они
накапливаются в наносах там, где скорость движения
воды уменьшается, легкие же минералы уносятся тече-
нием дальше. Россыпи тяжелых минералов встречаются
в нижней части аллювиальных отложений, как в русле и
пойме, так и в высоких террасах. Эти минералы оседают
также в разнообразных ловушках в русле реки, образо-
ванных выступами более твердых пород, и в глубоких
ямах. Россыпные месторождения образуются и в наши
дни, но формировались они в геологическом прошлом.
Например, известны титановые россыпи в палеогеновых
отложениях Украинского щита.
Вопросы
1. Что такое живая сила реки?
2. Чем донная эрозия отличается от боковой?
3. Что представляет собой профиль равновесия реки?
4. Как формируется аллювий?
5. Что представляет собой старица? Как она образуется?
6. Почему галька всегда округлая?
Геологическая деятельность рек 7 5
7. Какие стадии выделяют в развитии реки?
8. Что такое базис эрозии реки?
9. Какие бывают террасы? Как они формируются?
10. Что такое меандры? Как они образуются?
11. Как образуются дельты?
12. Что такое эстуарий?
13. Какие полезные ископаемые связаны с аллювием?
— ВЫВОДЫ -----------------------------------------------
Реки производят большую геологическую работу, перенося мно-
го рыхлого материала, откладывая его в своих долинах и особен-
но в устьях, где образуются дельты. Река стремится выработать
свой профиль равновесия, приближающийся к уровню базиса
эрозии, и формирует речные террасы. Аллювиальные (речные)
отложения содержат россыпи ценных металлов.
Фабрики руды
Реки постепенно размывают берега, расширяют до-
лину и уносят течением глыбы, камни, рыхлую породу, обру-
шившуюся с крутых берегов. Этот материал, попавший в речной
поток, постепенно дробится, измельчается, превращаясь в мел-
кую гальку и песок — речной аллювий. В горных районах реки
часто размывают породы, в которых содержатся золото, плати-
на, касситерит. Их частицы-крупинки намного тяжелее, чем все
остальные минералы, например полевые шпаты, кварц, слюды,
роговая обманка. Попав в речной аллювий, непрерывно перено-
симый водным потоком, эти тяжелые частицы начинают отде-
ляться от общей массы песка с меньшим удельным весом и,
скапливаясь в определенных местах, образуют россыпные мес-
торождения. Россыпи отличаются от обычных аллювиальных пес-
ков тем, что в них содержание, например, частиц золота во
много раз больше, скажем, 20 г на 1 м3 песка (это уже хоро-
шее месторождение, и его можно разрабатывать).
Русло реки обычно неровное, в нем есть выступы коренных
пород и впадины. Если перед каким-либо выступом в днище реки
начинает накапливаться аллювий, то это естественная ловушка
Для тяжелых частиц металлов. Легкие зерна переносятся водой
через выступ, а тяжелые — оседают в «ловушку». Геологи ищут
такие участки, так как в них скапливается золото или платина.
76
Экзогенные геологические процессы
Интересно, что когдо россыпное месторождение розробо-
тывоют, то способ добычи очень похож но естественную сор-
тировку песчинок по удельному весу в речном аллювии. Мощ-
ная землечерпалка — драга — поставляет песок на промывочную
фабрику, которая соединена с ней и обычно плавает в виде
баржи на речке. Песок многократно промывают на специаль-
ных ситах. Легкие частицы при этом удаляются, а тяжелые оста-
ются в специальных лотках или на ворсистых коврах, к которым
прилипают золотые чешуйки. Так добывают золото, платину.
§ 12. Геологическая деятельность
подземных текучих вод
Все воды, которые находятся ниже поверхно-
сти Земли, называют подземными. Такие воды могут
либо течь под землей, либо находиться там в неподвиж-
ном состоянии.
Подземные воды могут быть первичными, или юве-
нильными, и вторичными, или вадозными. Юве-
нильные воды образуются благодаря дегазации магмы
на глубине, когда отделяющиеся от магмы газы превра-
щаются в горячую воду. Вадозные воды — это атмосфер-
ные осадки, просочившиеся в землю разными путями.
Они и составляют основной объем подземных вод. Обыч-
но 85—90% воды скатывается по поверхности рельефа,
и только 10—15% просачивается в почву. Вода в горных
породах содержится в различных видах (рис. 3.13).
1. Вода может находиться в виде пара в пустотах
и трещинах в породе.
2. Молекулы воды в тонких породах типа суглинков и
глин располагаются на поверхности минералов в виде
молекулярной пленки, прочно удерживаемой силами
молекулярного сцепления. Такую воду называют гигро-
скопической или прочносвязанной, так как она не мо-
жет отделиться, стечь с минералов.
3. Пленочная, или рыхлосвязанная, вода также
образует молекулярную пленку вокруг минералов в по-
роде, но эта пленка толще, поэтому часть воды может с
нее стекать.
Геологическая деятельность подземных
текучих вод
77
4. Капельно-жидкая, или
гравитационная, вода свобод-
но стекает, перемещается по
трещинам под влиянием силы
тяжести.
5. Капиллярная вода нахо-
дится в очень тонких нитевид-
ных порах, пронизывающих
почву и горную породу. Она не
стекает, потому что удержива-
ется в них силами поверхност-
ного натяжения. Хорошо извес-
тен мениск в капиллярах, кото-
рый и связан с такими силами.
6. Наконец, вода в породах
может находиться в твердом
состоянии в виде льда, осо-
бенно в зоне многолетнемерз-
Рис. 3.13. Типы воды, со-
держащейся в горных
породах: 1 — прочно-
связанная; 2 — рыхлосвя-
занная; 3 — гравитацион-
ная
лых пород, а также входить в
кристаллическую решетку не-
которых минералов, например
гипса (CaSO4 • 2Н2О), в котором
содержится около 21% воды по
массе.
Водопроницаемость гор-
ных пород — один из важнейших гидрогеологических
показателей. Он характеризует способность пород про-
пускать через себя воду. Всем известно, что есть породы,
через которые вода просачивается очень быстро, напри-
мер галечники, крупнозернистый песок, гравий, трещи-
новатые известняки. Такие породы называют водопро
ницаемыми. В то же время для суглинков, торфа, супе-
сей характерно незначительное просачивание воды,
отчего их относят к слабопроницаемым горным поро-
дам. К водоупорным породам, не пропускающим воду,
Можно отнести глины, массивные кристаллические и
осадочные породы. Надо отметить, что водопроницае-
мость и пористость горных пород — это разные поня-
тия (табл. 3.1).
78
Экзогенные геологические процессы
Таблица 3.1
Пористость и водопроницаемость
некоторых горных пород
Горные породы Пористость, % Водопроницаемость
Гравий и галечник 25—40 Очень хорошая
Песок 30—50 Хорошая
Глина 35—80 Очень плохая
Моренная глина 10—20 Очень плохая
Конгломераты 10—30 Средняя
Песчаник 20—30 Хорошая
Известняки 0—50 Средняя
Вулканические породы 0—50 Плохая — отличная
Граниты: монолитные трещиноватые 0—5 5—10 Очень плохая Плохая
Существует важное понятие влагоемкости горных
пород, которое характеризует способность породы удер-
живать в себе определенное количество воды. Полной
влагоемкостъю называют количество воды, которое за-
полняет все поры и капилляры, а максимальной моле-
кулярной влагоемкостъю обозначают то количество
воды, которое удерживается в породе на зернах или ми-
нералах силами молекулярного сцепления. Эта вода не
может быть удалена из породы (рис. 3.14).
Водоотдачей называют то количество воды, которое
может быть удалено из породы под действием гравитаци-
онных сил. Иными словами, это разница между полной и
максимальной молекулярной влагоемкостью. Для гидро-
геологических расчетов необходимо получать воду из
определенного объема горных пород, например из 1 м3,
и это количество воды называют удельной водоотдачей.
Типы подземных вод. Из курса географии многие,
наверное, знают об артезианских скважинах, из которых
вода сама изливается или даже фонтанирует на некото-
Геологическая деятельность подземных
текучих вод
79
рую высоту. Понятно, что это может происходить только
в том случае, если вода находится под гидравлическим
напором. В других случаях воду приходится доставать
из колодцев, либо выкачивать насосом из скважин, либо
она просто вытекает ручейком из родника.
Поэтому все подземные воды по условиям их залега-
ния подразделяют на воды:
1) напорные (артезианские);
2) безнапорные.
Напорные, или артезианские, воды существуют
там, где в геологической структуре наблюдается блюдце-
образная форма залегания пластов, причем водоносные
слои чередуются с водоупорными. В такой структуре об-
ласть питания, т. е. те краевые участки, где атмосферная
вода просачивается в землю и попадает в водоносный
слой, находится выше ее центральных частей. Разница
по высоте между этими участками — питания и разгруз-
ки — будет уровнем напорных вод. Этот уровень опре-
деляет ту высоту, до которой поднимется вода, если в об-
ласти разгрузки пробурить скважину или вырыть коло-
дец. До этого же уровня вода будет фонтанировать.
Напорные воды могут образоваться не только в слу-
чае чашевидного залегания слоев горных пород, но и
при моноклинальном их залегании, когда они наклоне-
ны в одну сторону.
Рис. 3.14. 1 — полная влагоемкость; 2 — гравитационная вода
стекла; 3 — максимальная молекулярная влагоемкость
80 Экзогенные геологические процессы
Таким образом, в случае напорных вод выделяют: об-
ласть питания — выход на поверхность пород водо-
носного горизонта; область разгрузки — выход напор-
ных вод на поверхность; область напора — район раз-
вития артезианских вод (рис. 3.15).
Безнапорные воды (рис. 3.16) наиболее широко
распространены и представлены тремя типами:
1) верховодка',
2) грунтовые воды;
3) межпластовые воды.
Верховодка — это временное скопление воды, обра-
зовавшееся в результате просачивания атмосферных
осадков. Для того чтобы верховодка возникла, необхо-
дим местный водоупорный горизонт.
Верховодка обычно возникает весной, когда таят сне-
га, или летом, во время обильных дождей. В засушли-
вую погоду она исчезает. Вот почему нельзя копать коло-
дец до уровня верховодки: летом он может пересохнуть.
Грунтовые воды — наиболее широко распростра-
ненный тип безнапорных вод. Это первый водоносный
слой, считая от поверхности. Сложен он обычно песками,
Рис. 3.15. Напорный и безнапорный водоносные горизонты. Зерка-
ло грунтовых вод стремится к базису эрозии (уровень реки). Ар-
тезианские воды (напорные) фонтанируют из скважин до пьезо-
метрического уровня
Геологическая деятельность подземных
текучих вод
81
супесями, трещиноватыми породами, которые насыщены
водой. Под водоносным слоем располагается водоупор-
ный, представленный глинами, тяжелыми суглинками.
Верхнюю поверхность грунтовых вод называют зеркалом
грунтовых вод. От него измеряют мощность водоносно-
го слоя до водоупорного горизонта. Если водоносный слой
располагается между двумя водоупорными слоями, то та-
кие воды называют межпластовыми.
Грунтовые воды и их режим зависят от климатиче-
ских условий. Главное — это количество осадков, выпав-
ших в виде дождя или снега зимой. В засушливые годы,
в малоснежные зимы зеркало грунтовых вод понижает-
ся, вода может даже почти исчезнуть. Тогда пересыхают
колодцы, родники, питающие ручьи, болота.
Изучение режима грунтовых вод, распространения во-
доносных и водоупорных горизонтов; определение влаго-
емкости пород, характера фильтрации воды — все это вхо-
дит в задачи гидрогеологии — науки, имеющей важней-
шее хозяйственное значение, так как вода, особенно
питьевая, — это полезное ископаемое № 1. Многие райо-
ны земного шара испытывают острую нехватку воды.
Наверное, вы наблюдали источники, родники или
ключи. Чаще всего родники выходят по берегам рек и
Водоупорные слои
Рис. 3.16. Типы безнапорных вод и их положение в геологическом
Разрезе
82
Экзогенные геологические процессы
озер, в днищах оврагов, т. е. там, где близок уровень раз-
грузки подземных вод. Особенно бывают хороши клю-
чи, бьющие из водоносных слоев, сложенных крупно-
зернистым песком с гальками или щебнем. В долинах
рек в засушливое лето вблизи воды всегда можно видеть
ярко-зеленую траву, так как это тот уровень, вблизи ко-
торого грунтовые воды просачиваются на поверхность.
Источники бывают восходящими и нисходящи-
ми. Первые из них чаще всего связаны с выходом напор-
ных артезианских вод. Вода в водоносных горизонтах
поднимается вверх и самоизливается под напором.
Нисходящие источники связаны с медленным тече-
нием воды по уклону водоносного горизонта и появлени-
ем ее в местах разгрузки, т. е. там, где водоносный гори-
зонт выходит на поверхность в склоне оврага, долины
реки, берега озера.
Количество воды, или дебит, источника (от фр.
debit — расход) изменяется и зависит от климатических
условий.
Химический состав подземных вод. В природе встре-
чаются как пресные, так и минеральные воды. Однако
состав пресных вод сильно зависит от тех пород, по кото-
рым они протекают или через которые они фильтруют-
ся. Вода при этом обогащается различными минераль-
ными солями благодаря растворению и извлечению их
из горных пород.
Вода — хороший растворитель, и поэтому она перево-
дит в водный раствор ионы и молекулы разных пород.
Особенно хорошо растворяются в ней каменные соли,
гипс, ангидрит, разнообразные карбонаты.
Общая минерализация вод определяется в граммах
солей на литр воды или в миллиграммах. Существует це-
лый ряд типов воды по степени минерализации, от прес-
ных, где она составляет 0,2—0,5 г/л, до сильно минера-
лизованных — рассолов, где она доходит до 500 г/л. Это
очень много: полкило соли на литр воды.
Важный показатель — качество воды, зависящее от
ее химического состава, физических и бактериологиче-
ских свойств. В хорошей питьевой воде число микроор-
Геологическая деятельность подземных
текучих вод
83
ганизмов в 1 см3 не должно превышать 1 тыс., а бо-
лезнетворных бактерий — двух-трех на 1 л воды. Она
должна не иметь вкуса, запаха и быть бесцветной.
К показателям качества воды относят и ее жесткость —
количество растворенных в ней солей кальция и магния.
Известно, что в жесткой воде плохо стирать, мыться, ва-
рить овощи, так как они долго не развариваются, а на
стенках чайников образуется накипь. Надо отметить,
что в пресных водах присутствует много химических
элементов, но содержание их ничтожно.
Минерализованные, или минеральные, воды
представляют собой большую ценность для лечения раз-
личных заболеваний, и люди давно используют их. Всем
известны курорты Пятигорска, Ессентуков, Кисловод-
ска на Северном Кавказе; Боржоми в Грузии; Арзни и
Джермук в Армении; Истису в Азербайджане; Карловы
Вары в Чехии и многие другие. Минеральные воды раз-
личаются по содержанию в них катионов и анионов. Вы-
деляют воды гидрокарбонатные, сульфатные, хло-
ридные и смешанные — хлоридно-сулъфатные. При-
сутствие разных катионов в этих водах позволяет
говорить о натриевой, кальциевой, магниевой или,
опять-таки, о смешанной воде, например магниево-
калъциевой, калъциево-натриевой. В минеральных
водах содержатся такие компоненты, как железо, иод,
радон, сероводород, бром. Эти воды могут быть холодны-
ми, с температурой до +20 °C, и горячими, до +37—
45 °C.
Широкой известностью пользуются углекислые ми-
неральные воды, например знаменитые холодные нар-
заны Кисловодска в районе Кавказских Минеральных
Вод (КМВ). В этом районе атмосферные воды просачива-
ются через известняки и мергели при высокой темпера-
туре, которую обеспечивают интрузивные массивы, вне-
дрившиеся геологически совсем недавно (9—7 млн лет).
Поэтому углекислые минеральные воды развиты в райо-
нах молодой магматической деятельности — на Север-
ном Кавказе, в Армении, Грузии, Азербайджане.
84
Экзогенные геологические процессы
Не менее известны и сероводородные минеральные
воды, на базе источников которых построены курорты в
Кемери (Латвия), в Мацесте (Сочи) и в других местах.
Формирование сероводородных вод связано с преобразо-
ваниями в осадочных горных породах под влиянием био-
химических процессов.
В некоторых районах на Кавказе (Цхалтубо, Пяти-
горск), на Алтае (Белокуриха) распространены радиоак-
тивные минеральные воды, главным образом радоно-
вые. Они связаны с гранитными интрузивными массива-
ми. Радон-222 образуется при распаде 238U. Этот газ
в 7,5 раза тяжелее воздуха, он без цвета и запаха. Следу-
ет отметить, что просачивание радона в помещения через
грунт или фундамент зданий оказывает очень вредное
влияние на здоровье людей.
вопросы
I. В чем различие вадозных и ювенильных вод?
2. В каких видах содержится вода в горных породах?
3. Какие силы удерживают капиллярную воду в нитевидных
каналах?
4. Какие пласты горных пород называют водопроницаемыми,
а какие — водоупорными?
5. В чем разница между водопроницаемостью и пористостью
пород?
6. Какие бывают виды влагоемкости горных пород?
7. Что такое водоотдача пород?
8. От каких факторов зависит выделение напорных и безна-
порных вод?
9. Почему артезианские скважины фонтанируют?
10. Что представляют собой области питания и разгрузки под-
земных вод?
1 1. Что такое верховодка?
12. Что представляет собой зеркало грунтовых вод?
13. От чего зависит режим грунтовых вод?
14. Где обычно располагаются выходы грунтовых вод — род-
ники?
15. Какого типа бывают источники?
16. Что такое дебит источника?
17. Чем пресные воды отличаются от минерализованных?
18. Какие геологические условия способствуют образованию
минеральных вод?
Геологическая деятельность подземных
текучих вод
85
19. Какие бывают типы минеральных вод?
20. Где находятся наиболее известные курорты на базе мине-
ральных вод на территории СНГ?
— ВЫВОДЫ ----------------------------------------------
Подземные пресные воды — это важнейшее полезное ископае-
мое. Вода содержится в водоносных горных породах, подстилае-
мых водоупорными отложениями. Грунтовые воды бывают безна-
порными и напорными (артезианскими). Минеральные воды об-
разуются при воздействии на пресные воды вулканических газов
или путем извлечения из пород некоторых ионов.
ПОЧЕМУ ВОДА ФОНТАНИРУЕТ?
Все знают, что, если надо получить воду, необходимо
выкопать колодец. Но только знатоки понимают, что вода в ко-
лодце может оказаться, во-первых, на разной, иногда на очень
большой глубине, а во-вторых, ее может не быть там вообще.
Однако существуют такие районы, где бурение скважин для
получения воды вдруг завершается фонтанированием последней,
иногда на высоту в несколько десятков метров. Создается впе-
чатление, что вода самоизливается под действием высокого
давления. Почему же в одних случаях воду надо качать, а в дру-
гих она бьет вверх фонтаном? Все дело в том, что вода при
самоизливании находится под давлением, которое создается в
водоносном пласте, заключенном между двумя водоупорными
и залегающем в виде тарелки или чаши так, что его края при-
подняты, а центр опущен. Из-за перепада высот и создается
гидростатическое давление, под которым вода и фонтанирует.
Впервые такие воды были получены во Франции в провинции Ар-
туа, в древности называвшейся Артезией. Отсюда и пошло на-
звание — артезианские воды, артезианские бассейны. Кстати,
крупный артезианский бассейн находится в районе Москвы, где
Из него получают не только пресную воду, но и всем известную
«Московскую минеральную» (с глубин от 360 до 600 м из де-
вонских трещиноватых известняков). Дело в том, что Москва на-
ходится в центре обширной пологой впадины — Московской си-
неклизы. Атмосферные осадки, выпадая там, где водоносные
Слои выходят на поверхность, т. е. в области питания, медленно
Просачиваются вглубь и под действием силы тяжести стекают к
86
Экзогенные геологические процессы
центру бассейна. Разница в высоте между областью питания
и областью, где пробурены скважины, и создает то давление,
которое заставляет воду самоизливаться.
§13. Карстовые процессы
Карстом называют пустоты, пещеры и дру-
гие отрицательные формы рельефа, образованные в из-
вестняках, гипсах, каменной соли, доломитах за счет их
растворения и выщелачивания (рис. 3.17). Эти формы
рельефа получили свое название от известнякового пла-
то Карст (Динарское нагорье) на побережье Адриатиче-
ского моря, на границе Италии и Словении. Именно там
встречаются почти все карстовые формы рельефа.
На растворение карбонатных пород особенно влияют
воды, насыщенные углекислотой. Конечно, сильнее все-
го растворяются каменные соли и гипс, однако эти поро-
ды не так часто встречаются, как известняки, мергели
или доломиты.
Рис. 3.17. Формы карстового рельефа: 1 — карры; 2 — воронка;
3 — полье; 4 — колодец; 5 — шахта; 6 — исчезающая река;
7 — провальная воронка; 8 — ущелье; 9 — пещера; 10 — ста-
лактиты; 11 — сталагмиты; 12 — терра-росса; 13 — пещерное
озеро; 14 — пропасть
Карстовые процессы
87
Карстовые процессы широко распространены там, где
развиты известняки, например в Крыму на первой гряде
гор — Яйле (от тюрк, яйла — пастбище), а также на
Кавказе, в Средней Азии, на Урале, на побережьях Сре-
диземного моря.
Выделяют два основных типа карста: открытый и
закрытый. Открытый карст развит на породах, обна-
жающихся на поверхности, а закрытый развивается
в породах, перекрытых сверху толщей других пород, не
поддающихся растворению.
Различают несколько главных видов поверхностного
открытого карста, который начинает формироваться на
карбонатных породах. Сначала развиваются удлинен-
ные рытвины, или желоба, глубиной до 2 м, называемые
каррами. Эти желоба и разделяющие их острые гребни
располагаются параллельно друг другу и часто занимают
большие площади — карровые поля. Развиваются так-
же поноры — узкие, близкие к вертикальным, каналы,
колодцы, по которым поверхностная вода просачивается
в глубь известнякового массива.
Во многих районах, например на карбонатных плато
Яйлы в Крыму, во множестве находятся карстовые во-
ронки диаметром от нескольких метров до 100 м и более
и глубиной несколько метров, редко больше 10—15 м.
Они напоминают воронки от снарядов и связаны с выще-
лачиванием карбонатных пород.
Если под поверхностью известняков образуется карс-
товая пустота, то «крыша» этой пещеры может обру-
шиться и возникнет глубокая провальная воронка.
Встречаются крупные карстовые понижения —
полъя, где сливаются вместе несколько воронок. У поль-
ев обычно ровное дно с понорами, куда уходит вода,
и крутые стенки.
На закарстованных плато нередко развиты слепые
долины небольшой протяженности, которые начинают-
ся как обычные реки, но не имеют устья, а пропадают в
карстовых провалах или колодцах. Эти колодцы, или
Шахты, имеют глубины до 500—600 м, а пропасти —
более 1 км. Такие огромные глубины образуются в ре-
88
Экзогенные геологические процессы
зультате циркуляции мощных потоков воды, которые
растворяют известняки.
В некоторых районах, например в Нижегородской и
Ленинградской областях, встречаются карстовые ворон-
ки, в которых располагаются озера и карстовые полости
заполнены озерными илами. Но временами происходит
их прорыв, и вода уходит в полость. Тогда образуются
исчезающие озера.
Интересными формами карста являются подземные
пещеры, встречающиеся в горных и равнинных облас-
тях. Для того чтобы эти пещеры образовались, необходи-
ма интенсивная и длительная растворяющая деятель-
ность подземных вод.
Карстовые пещеры имеют сложную, многоступенча-
тую структуру, одна пещера отделяется от другой, распо-
ложенной на более низком уровне, узким ходом или ко-
лодцем. Такие ветвящиеся пещеры достигают огромной
глубины. Например, в Альпах находится пропасть Жан
Бернар глубиной 1,5 км. Длина пещерных галерей так-
же впечатляет. Так, общая длина Мамонтовой пещеры
в США в штате Кентукки составляет 250 км. В Пред-
уралье находится знаменитая ледяная Кунгурская пе-
щера в гипсовом карсте. Длина ее почти 5 км.
Многоэтажные пещеры формируются длительное
время. Так как подземные воды стремятся к своему ба-
зису эрозии, например реке, то сначала вырабатывается
пещера, близкая к этому уровню. Если базис эрозии по-
низится и река начнет врезаться в породы, то и подзем-
ные воды переместятся на новый более низкий уровень
и начнет формироваться другой ярус пещер.
Многие пещеры исключительно красивы благодаря
натечным образованиям в виде столбов и пирамид, под-
нимающихся с их пола, и сосулек, свешивающихся с
потолка. Первые носят название сталагмитов, а вто-
рые — сталактитов (см. рис. 3.5 и 3.6 на цветной
вклейке). Образованы они кальцитом (СаСО3), иногда
очень красивым, полупрозрачным. Дело в том, что вода,
которая стекает по известнякам, насыщается углекис-
лым газом (СО2) и тем самым повышает свою растворяю-
Карстовые процессы
89
щую способность. Она растворяет известняки, одновре-
менно насыщаясь бикарбонатом кальция. Реакция про-
исходит следующим образом: СаСО3 + Н20 + С02 —>
—> Са(НСО3)2. Вода, стекая со сводов пещеры, просачи-
ваясь по трещинам, теряет С02, в результате чего бикар-
бонат кальция переходит в карбонат кальция — каль-
цит, который и образуется на своде пещеры в виде сосу-
лек, так как вода продолжает с них капать и они растут
вниз. Стекающая со сталактитов вода теряет остатки С02
уже на полу пещеры, с которого вверх поднимаются
кальцитовые колонны — сталагмиты. Иногда они слива-
ются, образуя причудливые колоннады.
На дне пещер часто скапливаются глинистые отложе-
ния красноватого цвета, который им придают гидро-
окислы алюминия и железа. Эти глины — нераствори-
мую часть карбонатных пород — называют терра росса
(красная земля). Спелеологи, исследователи пещер,
бывают с ног до головы выпачканы этой красной глиной,
когда они ползут по узким ходам, соединяющим пеще-
ры. Иногда своды пещер обрушиваются, и на поверхно-
сти возникают провальные воронки.
Следует упомянуть еще один процесс, называемый
суффозией (от лат. suffosio — подкапывание), при ко-
тором из горных пород водой вымываются тонкие, пре-
имущественно пылевидные, частицы. В результате про-
исходит оседание, и на поверхности наблюдаются ворон-
ки, иногда заполненные водой. Суффозионные процессы
развиваются на рыхлых породах, лёссах и суглинках.
Развитие карстовых процессов определяется геологи-
ческим строением, способностью пород растворяться под
влиянием воды, климатом, рельефом местности. Карст
образуется не только в настоящее время, он формиро-
вался и в геологическом прошлом. Например, в ок-
рестностях Москвы карстовые процессы развивались
в каменноугольных известняках в доюрское время, т. е.
До 190 млн лет назад, когда эта территория в пермский
й триасовый периоды не покрывалась морем.
Изучение распространения карстовых процессов
°Чень важно для хозяйственной деятельности, так как
90
Экзогенные геологические процессы
оно помогает избежать многих неприятностей. А их не-
мало. Кое-где периодически возникают провальные во-
ронки, а здания, располагающиеся поблизости от них,
разрушаются. Суффозионные и карстовые процессы в
окрестностях города Дзержинска в Нижегородской об-
ласти серьезно угрожают железнодорожным путям и хи
мическим заводам. Бывают случаи, когда в водохрани-
лищах резко понижается уровень воды: она утекает в
скрытые карстовые полости. Настоящим бедствием для
шахт является прорыв карстовых вод или их интенсив-
ный приток. В Испании, когда построили Андалузское
водохранилище, вода стала утекать из него, как сквозь
пальцы, так как многочисленные карстовые полости об-
разовали подземный переток воды. Такая же проблема
может возникнуть и в проектируемом Юмагузинском во
дохранилище на реке Белой в Башкортостане, где много
карстующихся пород. Поэтому необходимо прогнозиро
вать развитие карстовых и суффозионных процессов,
чем и занимаются геологи.
Вопросы
1. Что называют карстом?
2. Какие выделяют типы карста?
3. Какие существуют формы поверхностного карста?
4. Как образуются сталактиты и сталагмиты?
5. Что такое терра-росса?
6. В каких породах и почему возникает карст?
7. Почему образуются многоэтажные карстовые пещеры?
8. Что представляет собой процесс суффозии?
9. Каково значение изучения карста для хозяйственных
нужд?
— ВЫВОДЫ -----------------------------------------------
Подземные воды растворяют карбонатные, гипсовые и соляные
породы, образуя воронки, желоба и пещеры. Этот процесс и
формы рельефа называют карстом, который бывает открытым
(на поверхности) и закрытым (перекрытым отложениями). Карст,
развивающийся в настоящее время, наносит большой ущерб, об
разуя провалы и поглощая поверхностные воды.
Оползни
91
§ 14. Оползни
Оползень — это сравнительно медленное пе-
ремещение, сползание какой-то части склона без сущест-
венного нарушения его внутреннего строения. Для того
чтобы часть склона соскользнула вниз, необходимо на-
личие водоупора и залегающего на нем водоносного
слоя. При этом водоупор будет играть роль «смазки» для
вышележащей части склона.
Оползни бывают молодыми и древними. Оползание
может быть одноактным процессом или происходить
неоднократно. В любом оползне различают тело ополз-
ня, тыловой шов, надоползневой уступ (рис. 3.18).
Фронтальная часть оползня действует как нож бульдозе-
ра, сминая перед собой поверхностные слои почвы и рых-
лых пород. Между тыловой частью оползня и надоползне-
вым уступом образуется понижение, западина, нередко
занятая небольшим озерцом. Оползание склонов происхо-
дит как в долинах, так и в горах. Например, широко из-
вестны оползни в Среднем Поволжье, где смазкой служат
верхнеюрские темные глины. Южный берег Крыма
сплошь покрыт системой разновозрастных, в том числе и
древних, оползней, так как склоны его сложены флише-
выми породами верхнего триаса — нижней юры, состоя-
щими из аргиллитов и тонких песчаников. По ним спол-
р
Ис- 3.J8. Схема строения оползня
92
Экзогенные геологические процессы
зают огромные глыбы верхнеюрских известняков первой
гряды Крымских гор — Яйлы. Грандиозный оползень го-
ры Кошки около Симеиза в Крыму имеет длину более 3 км
и сложен верхнеюрскими известняками.
Крымские оползни двигаются медленно, от 100 м до
нескольких сантиметров в год. Однако этого достаточно,
чтобы в районе Гурзуфа на берегу моря постоянно разру-
шалось шоссе. Прокладка новых дорог подрезает части
склонов, что приводит к их оползанию.
В Москве крутой склон Воробьевых гор весь покрыт
небольшими оползнями, так как его верхняя часть сложе-
на моренными суглинками. Здесь хорошо виден так назы-
ваемый «пьяный лес»: наклоненные в разные стороны
стволы деревьев, которые сползали с частью склона.
Катастрофические оползни регулярно происходят в
горных районах Таджикистана во время сильных ливней.
Обычно сползают рыхлые склоновые отложения, разру-
шая кишлаки. К сожалению, при этом гибнут люди.
Оползни, продолжающиеся уже длительное время,
нарушили систему водоснабжения в городе Ставрополе
в Северном Предкавказье. Дело в том, что Сенгилеевское
озеро, из которого городу подается питьевая вода, распо-
ложено на 465 м ниже города, а на склонах, обращенных
к озеру, развиваются оползни. Последние из них про-
изошли весной 1999 г., разрушив три насосные станции
из пяти.
Нередко развитие оползней провоцируют землетрясе-
ния. Так, во время знаменитого своей силой чилийского
землетрясения 1960 г. возникло множество оползней и
оплывин, когда по склонам перемещались массы рых-
лых пород, пропитанные водой. В 1906 г. в городе Сан-
Франциско, также во время землетрясения, на склоне
холма возник оползень объемом 100 тыс. м3.
Оползневые процессы наносят большой вред, поэтому
с ними борются. Для этого прежде всего надо отвести во-
ду из водоносного слоя, для чего роют дренажные кана-
вы, штольни. Оползень можно «прибить» к склону бе-
тонными сваями. В любом случае оползневое тело над0
закрепить.
Оползни
93
Вопросы
I. Почему возникают оползни?
2. Какие элементы выделяют в оползне?
3. Какие геологические условия наиболее благоприятны для
образования оползней?
4. Где существует наибольшая оползневая опасность в Рос-
сии?
— ВЫВОДЫ ------------------------------------------------
Если на склонах создается состояние неустойчивости, то обра-
зуется оползень, для которого необходим слой (обычно глины),
действующий как «смазка», выше которого залегает водоносный
горизонт.
КАК ПРЕДОТВРАТИТЬ ОПОЛЗЕНЬ?
Опасность сползания огромных масс горных пород
существует во многих районах: по высоким берегам рек и водо-
хранилищ, на крутых склонах, но особенно в горной местности.
Что же надо делать?
Прежде всего нужно любыми путями отвести воду из водо-
носного горизонта, который служит «смазкой» для неустойчи-
вой массы, нависшей над ним. Надо сделать дренаж, т. е. либо
выкопать отводные канавы, либо провести трубы, спускающие
воды, либо пробить штольню для отвода воды.
А можно просто взять и «прибить» оползневое неустойчивое
тело к горным породам, которые уже не смогут ползти. Дела-
ют это так: бурят наклонные скважины до устойчивых пород;
затем в отверстия опускают бетонные «шпильки», и конец их,
находящийся в устойчивых породах, цементируют; на выступаю-
щую головку бетонной «шпильки» надевают стальную пластинку
и как бы привинчивают ее к «шпильке». И когда в оползневое
тело будет вставлено много таких «шпилек», оно уже не смо-
жет свободно сместиться вниз по склону.
Для строительных целей неустойчивую массу можно и замо-
розить, но долго в таком состоянии она не сможет находиться.
Ну а самый верный способ не вызывать оползание — это пра-
вИльно выбирать площадки для сооружения домов и проводить
Дороги, не подрезая склоны, готовые сползти.
94
Экзогенные геологические процессы
§15. Геологическая деятельность ветра
Редко бывает день, когда не дует ветер. Он
может быть слабым, дуть порывами, а может быть и
сильным, ровным. Иногда ветер достигает скорости
более 100 км/ч. Это ураган.
Почему дует ветер? Только потому, что воздух переме-
щается из области высокого атмосферного давления в об-
ласть низкого. Для определения силы ветра существует
12-балльная шкала Бофорта. В соответствии с ней ветер
в 3 балла (5 м/с) — это легкий ветерок, в 8—10 баллов
(20—25 м/с) — буря, а в 12 баллов (больше 35 м/с и до
60 м/с) — ураган. Ветер захватывает огромные площади,
особенно в океанах и на равнинных участках суши и обла-
дает большой энергией. Сильный ветер способен перено-
сить не только пыль и песок, но даже и мелкие камешки.
Часто ветер меняет направление, например в цикло-
нических вихрях, движущихся в Северном полушарии
против часовой стрелки, а в Южном — наоборот. Но есть
и постоянные ветры типа хамсина в Северной Африке,
который дует 50 дней в северо-западном направлении (от
араб, хамей — пять). В южных районах России, в Пред-
кавказье, весной нередки черные пыльные бури, когда
в воздух поднимается пыль с черноземных полей.
Всем известны смерчи, или торнадо, — вихревые,
воронкообразные струи воздуха с резко пониженным
давлением в центре, засасывающие в себя все, что ветре
чается им на пути. Особенно разрушительны торнадо в
юго-восточных штатах США, каждый год наносящие
весной огромный урон и сопровождающиеся человече-
скими жертвами.
Геологическая работа ветра связана с несколькими
процессами, действующими одновременно:
1) разрушение горных пород;
2) перенос разрушенного материала;
3) отложение, или аккумуляция, перенесенного мате-
риала.
Разрушительная работа ветра осуществляется путем
раздробления и выдувания мелких частиц горной породы.
Геологическая деятельность ветра
95
Этот процесс называют дефляцией (от лат. deflatio —
дуть, выдувать). Дефляция наиболее энергично происхо-
дит в таких местах, где ветер усиливается, закручивается
вихрями и уносит тонкий и рыхлый материал, который
образовался в результате выветривания. Так возникают
глубокие котловины выдувания. Одна из них, впадина
Каттара на севере Африки, в Египте, имеет площадь
18 тыс. км2 и глубину до 134 м ниже уровня моря.
Часто ветер выдувает материал из дорожной колеи,
расщелин, углубляя их на 10—30 см. В коренных поро-
дах, обладающих неравномерной плотностью, возникает
ячеистое выветривание, картина которого напоминает
пчелиные соты. Нередко ветер развеивает песчаные тол-
щи, в которых находились плотные конкреции. После вы-
дувания они все оказываются на твердой поверхности.
Другая сторона разрушительной деятельности ветра
заключается в действии переносимых частиц песка в ка-
честве абразивного, т. е. обтачивающего материала. Этот
процесс называют корразией (от лат. corrado — обтачи-
вание). Песчинки, переносимые ветром, непрерывно
ударяют в какое-либо препятствие из пород, постепенно
обтачивая его. Это напоминает работу пескоструйного
аппарата при очистке поверхности зданий от многолет-
ней грязи и копоти. Обтачивая лежащие камни, песчин-
ки полируют их поверхности. Перевернувшись, камень
обтачивается с другой стороны. Так возникают знамени-
тые ветрогранники (по-немецки драйкантеры).
Переносимый ветром песок, как правило, не подни-
мается выше 1—1,5 м. Поэтому породы наиболее энер-
гично обтачиваются именно на этом уровне. Так образу-
ются причудливые «грибы», фигуры, напоминающие
Животных, необычные колонны. Корразия и дефляция,
Действуя миллионы лет, значительно изменяют лик зем-
ной поверхности.
Транспортировка рыхлого материала ветром осу-
ществляется разными способами. При этом надо учиты-
вать, что чем выше скорость ветра, тем более крупные
Частицы могут быть перенесены.
Песчаные и пыльные бури поднимают песок и пыль
в Пустыне Сахара и переносят их на тысячи километров
96 Экзогенные геологические процессы
в Атлантику. Черные бури на Украине, подхватывая
частицы чернозема, переносили его даже в Скандина-
вию. По данным академика А. П. Лисицына (р. 1923),
ежегодно в океаны выпадает 1,6 млрд т пыли и тонкого
песка. При скорости 20 м/с, т. е. во время бури, ветер
может подхватывать и переносить частицы размером
до 0,5 см. Известны и курьезные случаи. Так, в 1914 г.
во Франции у города Амьен с дождем выпали лягушки, а
в 1940 г. в Нижегородской области у деревни Мещеры с
дождем выпали серебряные монеты XIV в., захваченные
смерчем из какого-то клада.
В пустынях ветер переносит или перевевает песок на
больших пространствах. Песчинки могут либо переме-
щаться по поверхности, либо подхватываться в воздух и
совершать небольшой скачок. Этот процесс называют
сальтацией (от итал. salto — кувырок).
Аккумуляция материала, переносимого ветром, про-
исходит тогда, когда сила ветра уменьшается. Сначала
остановятся крупные частицы, а потом и самые мелкие.
Так образуются эоловые отложения (в греческой ми-
фологии Эол — бог ветра). Шире всего они распростране-
ны в пустынях. Существуют разные типы пустынь, где
деятельность ветра сказывается сильнее всего.
Аккумулятивные пустыни бывают песчаными
В Средней Азии их называют кумами. Вспомните Кара-
кумы (в переводе — Черные пески), Кызылкум (Красные
пески). Такой тип пустынь распространен шире всего.
Любопытно, что разнозернистый песок в пустынях име-
ет первично речное происхождение. Это аллювий пере-
сохших ныне рек, чьи русла в пустынях обнаружены
благодаря фотоснимкам из космоса. Рельеф песчаных
пустынь образован холмами — барханами, имеющими
обычно в плане форму полумесяца. Рога этого полумеся-
ца направлены в сторону преобладающих ветров, навет-
ренный склон пологий (8—15°), а подветренный — более
крутой (до 35°). Песок перетекает с пологого склона на
крутой, подветренный, и бархан медленно перемещается
по направлению ветра (рис. 3.19). Высота барханов мо-
жет достигать нескольких десятков метров. Располага-
Геологическая деятельность ветра
97
Рис. 3.19. Перемещение песка в бархане или в дюнах. Рыхлый пе-
сок все время перевевается на подветренный склон, поэтому в по-
перечном разрезе бархана образуется косая слоистость
ются они либо поодиночке, либо слившись в гряды, ва-
лы. На поверхности песчаных барханов, на их наветрен-
ной стороне, всегда есть мелкая эоловая рябь (см.
рис. 3.7 и 3.8 на цветной вклейке).
Скорость перемещения барханов достигает несколь-
ких десятков метров в год, и пустыня неотвратимо над-
вигается на деревни и города. Древнеегипетские храмы,
такие знаменитые, как в Луксоре и Карнаке, были пол-
ностью засыпаны песком и откопаны лишь в прошлом
веке. Пустыня Сахара наступает к югу, занося песком се-
ления и дороги.
Кроме песчаных, существуют и другие типы пустынь,
например каменистые, или гаммады, покрытые об-
ломками камней с черной корочкой пустынного «зага-
ра» , состоящего из окислов марганца и железа.
Есть пустыни глинистые (такыры), приуроченные
к большим высохшим озерам. Поверхность такыров иде-
ально ровная (рис. 3.20). В США, например, на бывшем
озере Бонневиль устраивают заезды на реактивных авто-
мобилях для побития мировых рекордов скорости.
В Прикаспийской впадине широко развиты солонча-
ковые пустыни (шоры), возникающие там, где грун-
товые воды расположены близко к поверхности. По су-
ществу, это высохшие соляные озера с коркой соли на
Поверхности. В Средней Азии к шорам относят некото-
рое соленосные озера.
4' 453 Короновский
98
Экзогенные геологические процессы
Рис. 3.20. Такыр
Еще один вид пус-
тынь — адыры — связан
с лёссами, тонкими рыхло-
ватыми породами. Адыры
изрезаны оврагами с ост-
рыми гребнями.
Геологическая деятель-
ность ветра (эоловые про-
цессы) приносит человеку
много неприятностей, так
как наступление песков
уничтожает целые сель-
скохозяйственные районы,
постройки и памятники
архитектуры разрушаются
коррозией, пылевые бури
уносят плодородный почвенный слой. Несколько тысяч
лет назад в Северной Африке не было пустыни. На ее
месте был богатый край с лесами и реками. Сейчас пус-
тыня поглотила здесь все, изменился климат, высохли
реки, остались лишь их сухие русла — вади. Суховеи
(черные бури) на Украине в 1960 г. сдули 12 см плодо-
роднейшей почвы, в воздухе тогда носилось около 25 км3
пыли.
Как бороться с пустынями? Необходимо уменьшить
силу ветра, для чего на его пути строят преграды, высажи-
вают деревья и кустарники. Вспомните о лесозащитных
полосах в южных районах европейской части России. Са-
мый действенный способ закрепления движущихся пес-
ков — это высадка растительности на барханах.
Вопросы
J. Почему дует ветер? Какой силы он может достигать?
2. Что такое циклон, смерч (торнадо)?
3. Каким образом ветер оказывает разрушительное действие
на горные породы?
4. Как образуются котловины выдувания?
5. Что такое корразия и дефляция?
6. Как переносится тонкий материал в пустынях?
7. Как происходит сальтация песчинок?
Геологическая деятельность ветра
99
8. Как образуются барханы? С какой скоростью они передви-
гаются?
9. Какие бывают типы пустынь?
10. Какие применяют меры борьбы с движущимися песками?
— ВЫВОДЫ ---------------------------------------------
Работа ветра происходит путем выдувания (дефляции), обтачива-
ния (корразии), переноса тонкого материала и его накопления.
Песчаный материал в пустынях накапливается в виде разных по
форме движущихся барханов. Пыльные и песчаные бури перено-
сят материал на тысячи километров.
ЭОЛОВЫЙ РЕЛЬЕФ НА МАРСЕ
Не только на Земле есть пустыни, барханы и пыль-
ные бури. Н. В. Макарова еще в 1977 г. показала, что на пла-
нете Марс одним из главных факторов рельефообразования яв-
ляется ветер, скорость которого достигает 50—100 м/с и бо-
лее. Ясно, что такой ветер обладает огромной разрушительной
и созидательной силой.
Преобладают здесь ветры, дующие из полярной области к
экватору. Их потоки обтекают возвышенные участки рельефа, а
в пониженных образуют аккумулятивные эоловые формы в виде
барханов, гряд, полос, т. е. таких же форм, как и в земных
пустынях. Благодаря огромной скорости ветра на Марсе про-
цессы выдувания — дефляции — происходят там гораздо интен-
сивнее, чем на Земле, и поэтому тонкий рыхлый материал сду-
вается, обнажая острые пики и гребни рельефа с одной сторо-
ны, а с другой — образуя котловины и желоба выдувания, как и
в пустынях на Земле. На Марсе ветер, скорость которого со-
ставляет 500 км/ч, поднимает пыль на высоту в 50 км, а на
Поверхности формирует огромные шлейфы барханов и «тене-
вых» гряд, возникающих за каким-либо препятствием. Длина та-
кИх гряд составляет до 70 км при ширине в 10—20 км. Такая
интенсивная ветровая деятельность разрушает, сглаживает на
^орсе ударные кратеры — следы падения метеоритов.
Большое сходство и вместе с тем различие эоловых процес-
сов на Земле и на Марсе — планете, которая очень похожа на
З^млю, — позволяют глубже понять работу ветра.
100
Экзогенные геологические процессы
§16. Геологическая деятельность
ледников
Ледники — это естественные массы кристал-
лического льда (вверху — фирна), находящиеся на по-
верхности Земли в результате накопления и последую-
щего преобразования твердых атмосферных осадков
(снега). Необходимое условие образования ледников —
сочетание низких температур воздуха с большим коли-
чеством твердых атмосферных осадков. Это имеет место
в холодных странах высоких широт и в вершинных час-
тях гор. В преобразовании снега в фирн, а затем в лед
большую роль играют давление и сублимация (от лат.
sublimo — возношу) (возгонка), под которой понимается
испарение льда и новая кристаллизация водяного пара.
При сублимации высвобождается тепло, способствую-
щее сплавлению отдельных кристаллов. С течением вре-
мени фирн постепенно превращается в глетчерный лед.
Ледники зарождаются выше снеговой границы, где рас-
полагаются их области питания (аккумуляции снега).
Но при движении ледники выходят ниже снеговой гра-
ницы в область абляции (от лат. ablatio — отнятие,
снос), где происходит постепенное уменьшение их массы
путем таяния, испарения и механического разрушения.
Рис. 3.21. Схема строения горного ледника
Геологическая деятельность ледников
101
Эту зону иногда называют областью стока или разгруз-
ки (рис. 3.21). В зависимости от изменяющихся во вре-
мени соотношений аккумуляции и абляции происходит
осцилляция (от лат. oscillo — колебание) края ледника.
В случае существенного усиления питания и превыше-
ния его над таянием край ледника продвигается вперед и
ледник наступает, при обратном соотношении он отсту-
пает. При длительно сохраняющемся соотношении пита-
ния и абляции край ледника занимает стационарное по-
ложение. Современные ледники покрывают территории
общей площадью более 16 млн км2, или около 11% су-
ши.
Типы ледников. Выделяют три основных типа ледни-
ков:
1) материковые, или покровные,
2) горные;
3) промежуточные, или смешанные.
Классическими примерами современных материко-
вых ледников служат покровы Антарктиды и Гренлан-
дии (рис. 3.22).
Антарктический ледник. Антарктида занимает
площадь около 14 млн км2, из них около 13,2 млн км2 по-
крыто льдом. Ледяной покров образует огромное плато
высотой до 4 км (рис. 3.23). По данным сейсмических ис-
следований, для подледного рельефа Антарктиды харак-
терна большая сложность, наличие хребтов и обширных
низменностей, опущенных на десятки и сотни метров ни-
зке уровня Мирового океана. Мощность антарктического
КС- 3.22. Покровный ледник типа антарктического. Под тяже-
стью льда земная кора прогнулась
102
Экзогенные геологические процессы
ледяного покрова изменя-
ется от нескольких сотен
метров около гор или у
края материка до 4 км и
более в его центральных
частях и особенно в преде
лах низменных равнин
Берда, Шмидта и др. От
краев выводных и шельфо-
вых ледников откалыва-
ются огромные ледяные
глыбы — айсберги, пло-
щади некоторых из них
достигают 50—100 км2.
Высота подводной части
айсберга составляет лишь
1/7—1/10 часть его общей
высоты. Можно предста-
Рис. 3.23. Антарктический ле-
дяной покров. Космический
снимок
вить себе грандиозную опасность для судоходства этих
оторвавшихся глыб, выносимых ветрами и морскими те-
чениями в просторы океана, далеко за пределы полярных
морей. Достаточно вспомнить гибель океанского парохода
«Титаник».
Гренландский ледник. Гренландия занимает терри-
торию не многим более 2 млн км2, из которых около 80%
покрыто материковым ледником. Для центральной час-
ти ледникового плато (области питания) характерны
абсолютные высоты около 3 км, а к краевым частям вы-
сота снижается до тысячи и нескольких сотен метров.
Максимальная мощность ледникового покрова Гренлан-
дии, по сейсмическим данным, около 3400 м, средняя —
около 1500 м. В гористых окраинах Гренландии наблю-
даются долинные выводные ледники. Некоторые из
них, наиболее мощные, выходят в море на различные
расстояния, находясь на плаву. Выступы и гребни гор
известны под эскимосским названием нунатаки.
Горные ледники различны по условиям питания И
стока. Большое распространение имеют горные ледники
альпийского типа. Общий характер и динамика тако-
Геологическая деятельность ледников
103
го ледника представляются в следующем виде. В верх-
ней склоновой части гор выше снеговой границы распо-
лагаются области питания (фирновые бассейны). Они
представлены циркообразными котловинами. Часто это
расширенные водосборные бассейны, ранее выработан-
ные водными потоками. Областями их стока, или раз-
грузки, служат горные долины.
К промежуточному типу относят так называе-
мые предгорные ледники. Их называют так из-за рас-
положения у подножия гор. Они образуются в результа-
те слияния многочисленных горных ледников, выходя-
щих на предгорную равнину, растекающихся в стороны
и вперед и образующих крупный ледниковый шлейф,
покрывающий большие пространства.
Движение ледников. Важное значение имеет плас-
тическое, или вязкопластическое, течение льда,
которое обычно наблюдается в нижней части ледника.
Такое движение возможно при значительной мощности
льда, создающей нагрузку на его нижние слои, и доста-
точной его чистоте. При пластическом течении периоди-
чески накапливаются горизонтальные напряжения, пре-
вышающие упругость льда. В результате возникают го-
ризонтальные срывы, вдоль которых вышележащие
слойки льда проскальзывают по нижележащим. Такие
послойно-дифференцированные пластические течения
местами сопровождаются скачкообразным изменением
скорости движения (рис. 3.24).
Скорость движения ледников различна и зависит
от времени года и от того, в каком районе находится лед-
ник. Например, горные ледники Альп перемещаются со
скоростью от 0,1—0,4 до 1 м в сутки. Вместе с тем не-
которые из них временами увеличивают скорость до 10 м
в сутки. Скорость выходных ледников Гренландии,
опускающихся во фьорды, может достигать 25—30 м в
сутки, тогда как во внутренних районах, вдали от фьор-
дов, она составляет несколько миллиметров в сутки.
Иногда скорость движения ледников быстро увеличива-
ется. Примером тому является ледник Медвежий на За-
падном Памире, который в 1963 г. стал двигаться со ско-
104
Экзогенные геологические процессы
Верхнее зерно сильно опережает нижнее
Рис. 3.24. Разрез горного ледника и движение льда: 1 — зона
хрупкого льда; 2 — зона пластичного льда; 3 — зона вморожен-
ных в лед валунов; 4 — кривая движения льда
ростью до 50 м в сутки, блокировав течение реки Абду-
кагора, в результате чего образовалось подпрудное
озеро. В последующем вода прорвала ледяную плотину
и, двигаясь с огромной скоростью, уничтожала все на
своем пути. Активизация ледника отмечалась и в 1988—
1989 гг.
При движении ледников происходит ряд взаимосвя-
занных геологических процессов:
1) разрушение горных пород подледного ложа с обра-
зованием различного по форме и размеру обломочного
материала (от тонких песчаных частиц до крупных валу-
нов);
2) перенос обломков пород на поверхности и внутри
ледников, а также вмерзших в придонные части льда
или перемещаемых волочением по дну;
3) аккумуляция обломочного материала как в процес-
се движения ледника, так и при его таянии.
Весь разнородный обломочный материал, от тонких
глинистых частиц до крупных валунов и глыб, как пере-
носимый ледниками при их движении, так и отложен-
ный, называют мореной (гляциальными отложениями).
Следовательно, существуют два типа морен: движущие-
ся и отложенные.
Изучая основные морены четвертичных отложений
в европейской части России, можно видеть, что они сло-
жены главным образом неслоистыми валунными гли-
Геологическая деятельность ледников
105
нами, суглинками, иногда супесями, с ориентировкой
валунов длинной осью параллельно направлению движе-
ния льда. Основная, или донная, морена, образую-
щаяся под толщей движущегося ледника, отличается
монолитностью и плотностью отложенного материала.
При длительном стационарном положении края лед-
ника наблюдается динамическое равновесие между пос-
тупающим льдом и его таянием. В этих условиях у края
ледяного покрова будет накапливаться приносимый лед-
никами обломочный материал, формируя конечную,
или краевую, морену.
Конечные морены в рельефе представляют собой сла-
бо изогнутые вилообразные или грядообразные возвы-
шенности, которые очертаниями в плане повторяют фор-
му края ледникового потока, ледниковой лопасти или
отдельных ледников. В европейской части России и За-
падной Европе хорошо выражены вилообразные гряды
конечных морен большой протяженности. Они достига-
ют в длину десятков, а местами и сотен километров.
Большой протяженностью, например, отличаются Клин-
ско-Дмитровская и Рижская гряды конечных морен. На-
личие нескольких гряд конечных морен, отчетливо
выраженных в рельефе, соответствует наиболее стацио-
нарным положениям края ледника в процессе его отсту-
пания, т. е. длительным остановкам, сопровождающим-
ся привносом обломочного материала к фронту ледника
(рис. 3.25).
С деятельностью ледников тесно связана работа та-
лых ледниковых вод, представляющая собой еще одну
из сторон единого сложного природного процесса. По пе-
риферии покровных ледников формировались огромные
равнины, образованные преимущественно песчаными
отложениями за счет разноса песка реками, возникши-
ми при таянии ледника. Эти флювиогляциальные (от
лат. fluvius — течь, glacialis — ледяной) равнины
очень широко развиты, например в Западной Сибири, а
на Европейской равнине с ними связаны тонкие пылева-
тые породы желтоватого цвета — лёссы. Рельеф флю-
106
Экзогенные геологические процессы
виогляциальных равнин отличается большим разнообра-
зием форм.
Оледенения в истории Земли. Оледенения в истории
развития Земли играли очень большую роль. Они изме-
няли рельеф на огромных пространствах, сглаживали
его выступы и образовывали гряды, холмы и обширные
равнины. Хорошо известны грандиозные ледовые щиты,
покрывавшие значительную часть Среднеевропейской и
Восточно-Европейской равнин, Западную и Восточную
Сибирь, Северную Америку всего лишь 20 тыс. лет на-
зад. Однако Великие четвертичные оледенения в послед-
ние 1,5 млн лет не были первыми в геологической исто-
рии. Следы наиболее ранних оледенений известны в от-
— Конечная Донная Озеро --Река
морена морена на леднике подледниковая
Рис. 3.25. Строение приледниковой зоны равнинного покровного
ледника. На рисунке изображены наиболее характерные эле-
менты рельефа: конечная и донная морены, друмлины, озы,
зандры
Геологическая деятельность ледников
107
ложениях с возрастом 2,3 млрд лет в Канаде, Южной
Африке и Сибири.
Широко развиты ископаемые морены — тилли-
ты — в вендских (позднедокембрийских) отложениях с
возрастом 570—680 млн лет, а также в ордовике — силу-
ре (460—410 млн лет назад) и в каменноугольное —
пермское время (300—230 млн лет назад). В позднем па-
леозое оледенение охватило материки Южного полуша-
рия, в то время соединенные в единый огромный мате-
рик — Гондвану, состоявшую из Южной Америки, Аф-
рики, Индостана, Австралии и Антарктиды. Сейчас эти
материки отстоят далеко друг от друга и следы оледене-
ний разобщены.
Наиболее интересны и важны с геологической точки
зрения Великие оледенения последних 2 млн лет. Нео-
геновый и четвертичный периоды — это время форми-
рования современного рельефа нашей планеты и ее кли-
матической зональности. Важнейшим событием этого
времени были оледенения, охватившие огромные про-
странства северных материков и сформировавшие в сов-
ременном виде ледниковый щит Антарктиды. Уже во
второй половине олигоцена, примерно 35 млн лет назад,
началось похолодание, выразившееся в сокращении аре-
ала теплолюбивой фауны и флоры и в изменении типа
растительности. Понижение температуры в высоких ши-
ротах привело к появлению небольших горных ледников
в Антарктиде, но при этом температура там была намно-
го выше современной. Зарождающееся оледенение спо-
собствовало выхолаживанию, и уже в позднем олигоцене
среднегодовая температура в Антарктиде не превышала
~5 °C. В неогеновый период на Земле резко обострились
контрасты температур. Этому способствовали установле-
ние на всех материках континентальных условий и обра-
зование высоких протяженных горных цепей, в том чис-
ле и в пределах платформенных областей. Похолодание,
несмотря на эпизоды временного потепления, постепен-
но охватывало все более низкие широты. Этому содейст-
вовало иссушение климата, связанное с континенталь-
ными условиями, что, в свою очередь, привело к прекра-
108
Экзогенные геологические процессы
щению угленакопления и увеличению роли кремнезема
в осадконакоплении. В начале плиоценового периода от-
мечается некоторое потепление, сменившееся похоло-
данием, которое прогрессировало, и в Северном полу-
шарии появились сначала горно-долинные, а потом и
покровные ледники. На больших пространствах распро-
странилась лесотундра. В Арктическом бассейне по-
явился ледяной покров, чему способствовала изоляция
океана из-за роста Исландско-Фарерского поднятия,
перегородившего северную часть Атлантики. Эти про-
цессы начались 4,5—4 млн лет назад, но особенно усили-
лись в позднем плиоцене, когда возникли ледники в
Гренландии, Исландии, Канаде, на островах Арктиче-
ского архипелага, в Скандинавии, Южной Америке (Па-
тагония) и других местах. Начался период Великих оле-
денений.
Благодаря хорошей изученности четвертичных лед-
никовых отложений в Европе, Сибири и Северной Аме-
рике история оледенений восстанавливается довольно
четко, тем более что сейчас на помощь корреляции собы-
тий пришли данные по глубоководному бурению океани-
ческого дна. Известно, что концентрация изотопов кис-
лорода в морской воде прямо зависит от температуры
и содержания в ней солей.
Изотопы кислорода:
18О — тяжелый;
16О — легкий (шире распространен).
При испарении морской воды изотопы:
18О остаются в воде;
16О уходят с дождем и снегом.
Во время оледенений:
1) соотношение 18О к 16О в морской воде возрастает,
а в межледниковье убывает; чем это отношение боль-
ше, тем больше был объем материковых льдов;
2) то или иное присутствие 18О можно определить
в кальците раковин морских организмов в древних
осадках.
Геологическая деятельность ледников
109
Определяя, например, содержание тяжелого изотопа
18О в кальците раковин фораминифер, можно говорить о
температуре вод и их солености в соответствующий пе-
риод. Образование гигантских ледяных шапок приводи-
ло к изъятию из Мирового океана огромного количества
пресной воды, увеличению его солености и падению
уровня примерно на 150 м по отношению к современно-
му. Колоссальные ледниковые поля отражали солнеч-
ный свет, что приводило к дальнейшему охлаждению
воздуха и похолоданию климата. Помочь реконструкции
границ оледенений может и изучение распространения
многолетней мерзлоты, занимающей около 50% терри-
тории СНГ.
В Северном полушарии центрами оледенений были
Канадский и Балтийский щиты, Новая Земля, Таймыр,
острова Северной Земли. Мощность ледяного покрова
превышала 2,5 км. Горно-долинные ледники были рас-
пространены во всех горных системах Европы и Азии:
в Альпах, на Кавказе, Тянь-Шане, Алтае, в Саянах, Ги-
малаях и др. Наиболее мощные ледниковые языки сред-
него плейстоцена в Европе спускались почти до 50° с. ш.,
а в Северной Америке — даже до 40° с. ш., заходя туда
языками по долинам крупных рек и огибая возвышен-
ные гряды. Мощность моренных отложений обычно со-
ставляла несколько десятков метров. Чередование морен
с флювиогляциальными, болотными и озерными отло-
жениями свидетельствует о том, что ледники периодиче-
ски сокращались и наступали межледниковые эпохи.
В Южном полушарии покровного оледенения не бы-
ло, если не считать Антарктиду, и климат был теплее,
чем в Северном, на несколько градусов, поэтому темпе-
ратурный экватор был смещен в Южное полушарие.
Среднемесячные температуры в пределах центров ледни-
ковых покровов в зимние месяцы, по-видимому, прибли-
жались к -70—60 °C. Атмосферная циркуляция в ледни-
ковые эпохи усиливалась, циклоническая деятельность
смещалась в низкие широты, что приводило к сокраще-
нию аридных зон и увеличению количества осадков
вблизи экватора. Ледниковые эпохи сопровождались
110
Экзогенные геологические процессы
формированием речной сети и озер в современных пус-
тынях Африки, Аравии, Азии и др.
Для межледниковых эпох характерны относительно
мягкий климат, повышение средних температур на 6—
12 °C, возрастание количества осадков. Установлено, что
ледяной покров Антарктиды и Гренландии в межледни-
ковые эпохи сохранялся. Таяние льда приводило к повы-
шению уровня Мирового океана, в связи с чем развива
лись трансгрессии, и большие участки низменной суши
оказывались залитыми мелководным морем.
Последнее позднеплейстоценовое оледенение на Вос-
точно-Европейской равнине в пределах России — позд-
невалдайское — после своего отступания сопровожда-
лось потеплением климата. Исчезновение ледника про-
изошло около 15 тыс. лет назад. После этого было
несколько холодных эпизодов, когда в горах увеличи-
вался снежный покров и ледники начинали наступать.
Последняя холодная эпоха относится к середине
XIX в., когда было отмечено продвижение ледников
в Альпах, на Кавказе, в Тянь-Шане, Гималаях и других
горных странах. В Альпах под моренными отложениями
оказались даже поселения. С тех пор ледники значитель-
но отступили и уменьшились в мощности.
В эпохи похолодания и потепления происходило соот-
ветственно ухудшение или улучшение ледовой обстанов-
ки в Арктике, определявшее развитие сельского хозяй-
ства в Исландии и Скандинавии. В начале XX в. в Арк-
тике наступило потепление, повысились среднегодовые
температуры, ледовая обстановка стала благоприятной,
исчезли ледяные острова. В 40-е гг. вновь произошло по-
холодание, а в конце 60-х гг. наметился поворот к потеп-
лению. Вот так менялись климат и палеогеографические
условия на земном шаре, начиная с позднего олигоцена
и до наших дней.
Органический мир четвертичного периода был похож
на современный, но Великие оледенения вызвали ис-
чезновение теплолюбивых форм растений, а фауна миг-
рировала, и среди ее представителей появились холодо-
любивые формы: мамонт (рис. 3.26), северный олень»
Геологическая деятельность ледников
111
шерстистый носорог, овце-
бык, песец и др. Эти мле-
копитающие встречались
даже в южных районах Ев-
ропы. На южных конти-
нентах фауна и флора не
претерпели в этот пери-
од сколько-нибудь сущест-
венных изменений.
Наиболее значительным
событием четвертичного
Рис. 3.26. Мамонтенок Дима.
Найден 23 июня 1977 г. в
Сибири. Он жил 39 тыс. лет
назад. Масса (вес) мамонтен-
ка — 90 кг
периода стало, конечно, по-
явление человека. Его да-
лекие предки — человеко-
образные обезьяны — су-
ществовали в Восточной
Африке, где их останки бы-
ли обнаружены в ущелье Олдувей, восточнее озера Викто-
рия в зоне Великих Африканских рифтов. Возможно, что
эти существа, которых назвали австралопитеками, ис-
пользовали примитивные орудия в виде камней и палок и
отличались от других тем, что могли выпрямляться и хо-
дить. В результате длительной эволюции австралопитеков
примерно 1 млн лет назад появились обезьянолюди — пи-
текантропы, синантропы и другие, использовавшие
простейшие каменные орудия. Но остается неясным, зна-
ли ли они огонь. Костные останки питекантропов найде-
ны в Индонезии, синантропов — в Китае, а на территории
Европы около города Гейдельберг в ФРГ была обнаружена
челюсть питекантропа, которого назвали гейдельберг-
ским человеком.
Время жизни питекантропов заняло 500—600 тыс.
лет, после чего их сменили неандертальцы, которые
Жили уже в пещерах, пользовались огнем и могли изго-
товлять более совершенные каменные и костяные ору-
дия. Наиболее широко их останки распространены в от-
ложениях, отвечающих началу позднего плейстоцена
(50—35 тыс. лет назад). Неандертальцев сменили кро-
маньонцы, которые уже практически не отличались от
Современных людей. Они изготовляли копья с каменны-
112 Экзогенные геологические процессы
ми наконечниками, каменные ножи, топоры и пр. Ин-
тервал времени от появления питекантропов до кромань-
онцев включительно называют палеолитом (древний
каменный век), его сменили мезолит и неолит (сред-
ний и поздний каменные века). Для каждой из этих эпох
характерны каменные орудия определенных видов и сте-
пени совершенства. Например, в неолите появились уже
полированные орудия. Поздний неолит сменился веком
металлов.
Археологический метод исследования оказывает
большую помощь при стратиграфическом расчленении
позднечетвертичных и голоценовых отложений.
Вопросы
I. Какие условия необходимы для возникновения ледников?
2. Какие выделяют типы ледников?
3. Как и с какой скоростью двигаются ледники?
4. Какие существуют типы морен?
5. Что представляют собой флювиогляциальные равнины?
6. Когда в истории развития Земли были оледенения?
7. Сколько оледенений было на Восточно-Европейской (Рус-
ской) равнине в неогене и в четвертичном периоде?
8. Каков был органический мир в эпохи оледенений?
— ВЫВОДЫ----------------------------------------------
Ледники образуются как в горах, так и на равнинах. Для этого
необходимы холодное лето и много снега. В горах ледники вы-
рабатывают долины — троги, а на равнинах перекрывают боль-
шие пространства, производя разрушительную работу и откла-
дывая морены. В четвертичный период, за последние 1,88 млн
лет, было четыре крупных оледенения, а последний ледник на
Восточно-Европейской равнине исчез всего 15 тыс. лет назад.
§17. Геологические процессы в зоне
многолетнемерзлых пород
Результатом возникновения мощных и неод-
нократных оледенений в четвертичный период было об-
разование обширной зоны мерзлых пород, называемой
Геологические процессы в зоне
многолетнемерзлых пород
113
криолитозоной (от греч. kryos — холод, lithos — ка-
мень). Она занимает сейчас более 60% территории Рос-
сии. Мощность крио литозоны колеблется от нескольких
метров до сотен метров.
Что же представляет собой мерзлая горная порода?
Она имеет температуру 0 °C или ниже, и для нее харак-
терно присутствие льда в порах или в тонких трещинах.
Под дном мелководных морей Северного Ледовитого оке-
ана — Баренцевого, Карского, Лаптевых, Восточно-Си-
бирского, Чукотского — также присутствуют мерзлые
породы, так как во время последнего оледенения ледя-
₽ис. 3.27. Формы рельефа, созданные мерзлотно-геологически-
ми процессами: а — каменные полосы; б — каменные кольца;
в — каменные многоугольники
114
Экзогенные геологические процессы
ной панцирь покрывал нынешнее морское дно, и его по-
роды промерзали на большую глубину.
Горные породы называют мерзлыми, если в них со-
держится лед, и морозными, если льда в них нет, но у
них отрицательные температуры. Лед в породах может
быть в виде как бы цемента, скрепляющего их зерна или
располагающегося в их опорах. В поверхностной части
многолетнемерзлых пород возникают трещины, в кото-
рых неоднократно образуется лед (рис. 3.27). Так возни-
кают повторно-жильные льды. Нередко льды образу-
ются в пещерах или сохраняются под засыпавшими лед
обломками пород, осыпями, моренами. Их называют по-
гребенными льдами. Но, конечно, наиболее распрост-
ранен лед-цемент, слагающий основную массу много-
летнемерзлых пород.
Большие участки суши, например в Западной и Вос-
точной Сибири, заняты сезонной мерзлотой. Летом здесь
грунт оттаивает, а зимой промерзает. В более северных
районах летом оттаивает только поверхностный слой
мощностью 1—1,5 м, и при этом происходит поглощение
тепла, тогда как зимой во время промерзания тепло, на-
оборот, выделяется.
В зоне многолетнемерзлых пород вблизи дневной по-
верхности находится деятельный слой — оттаиваю-
щий летом и замерзающий зимой. Если в деятельном
слое содержится вода, ее называют над мерзлотной.
Роль деятельного слоя очень велика, так как летом, бу-
дучи насыщенным водой, он становится полужидким,
очень подвижным, способным к течению. Ниже деятель-
ного слоя располагаются уже сплошные многолетне-
мерзлые породы, но в них существуют участки с более
высокими температурами — талики, в которых могут
перемещаться межмерзлотные воды. Талики распола-
гаются на разных уровнях, и содержащиеся в них воды
могут быть напорными. Талики бывают в виде линз, ка-
налов, труб или обладают неправильной формой.
Ниже многолетнемерзлых пород, там, где температу-
ра горных пород выше нулевой, снова может находиться
вода — подмерзлотная, как правило, напорная. На-
Геологические процессы в зоне
многолетнемерзлых пород
115
пример, в городе Якутске вода поступает на поверхность
под естественным напором с глубины более 200 м. Это
единственная возможность обеспечить лютой зимой во-
доснабжение большого города, так как поверхность и
грунт вблизи нее — все сковано льдом.
В зимнее время в области развития многолетнемерз-
лых пород движение воды в реках или под деятельным
слоем затруднено, и она вырывается на поверхность, об-
разуя обширные наледи, которые коротким летом не
могут растаять, а в следующую зиму вновь нарастают.
Так образуются наледи площадью 10—15 км2, называе-
мые тарынами. Например, Момская наледь в Якутии
имеет площадь 100 км2. Наледи могут быть и подземны-
ми, когда замерзает грунтовая вода в речных аллювиаль-
ных отложениях. Тогда образуется подземный ледяной
бугор, растущий год за годом и постепенно поднимаю-
щий над собой грунт, причем на поверхности образуется
поднятие, мощность которого может превышать 10 м.
В области развития многолетней мерзлоты проявля-
ются весьма своеобразные мерзлотно-геологические про-
цессы, отсутствующие в других районах. Они связаны
в основном с особенностями сезонного деятельного слоя,
приобретающего летом полужидкое или, во всяком слу-
чае, пластичное состояние. Этот деятельный слой очень
чувствителен ко всяким нарушениям его естественного
состояния.
Здесь часто можно наблюдать термокарст — ворон-
ки протаивания, образующиеся при вытаивании подзем-
ных льдов, когда почва проседает и возникают овальные
понижения, часто заполненные водой.
Если происходит таяние жильных льдов, то про-
странство между ними сохраняется в виде бугров, высо-
той в несколько метров. Их называют байджерахами.
Широко распространены разнообразные бугры пуче-
ния, особенно в торфяниках, так как под ними влаги
всегда больше. Превращаясь зимой в лед, насыщенный
влагой грунт увеличивается в объеме и приподнимается
в виде бугра высотой 2—5 м.
116
Экзогедные геологические процессы
На горных склонах оттаявший летом деятельный
слой, насыщенный водой и состоящий обычно из тон-
ких, даже пылеватых частиц, способен медленно течь.
Поэтому на склонах образуется особый, солифлюкци-
онный, натечный рельеф (от лат. solum — почва, fluc-
tio — течение) с многочисленными оплывинами, уступа-
ми, террасами. Также очень характерны для горных
склонов так называемые каменные реки, или куру-
мы, — нагромождения каменных глыб, обычно в ложби-
нах рельефа, которые перемещаются также под воздей-
ствием подтаявшей почвы.
В поверхностном деятельном слое многолетнемерз-
лых пород перемещение талого грунта создает причудли-
вые узоры в виде пятен-медальонов и каменных по-
лигонов — овалов с глинистой жижей, обрамленной по
краям скоплением обломков камней в виде валиков. Де-
ло в том, что под камнями промерзание происходит
раньше, и образовавшийся лед приподнимает камень.
И так происходит несколько раз, пока камень не будет
вытолкнут на поверхность, а оттаявшая летом жидкая
почва как бы расталкивает камни в стороны.
Уже говорилось о том, что больше половины террито-
рии России занято многолетней мерзлотой. Особенно
«повезло» Сибири: она практически вся попадает в эту
зону. Сибирь, как Западная, так и Восточная, а также
северо-восточные области России — это богатейший
край, который еще ждет своего освоения. Здесь находят-
ся месторождения нефти, газа, каменного угля, железа,
золота, алмазов, олова и многих других полезных иско-
паемых. В Билибино работает атомная электростанция,
на Енисее и Ангаре выросли гигантские гидроэлектро-
станции. Нефте- и газопроводы, железные дороги, аэро-
дромы и города построены на многолетней мерзлоте.
Однако все это строительство дается с большим трудом,
так как при малейшем техногенном вмешательстве
мерзлый грунт сразу же начинает таять, фундаменты по-
строек «плывут», здания перекашиваются и разрушают-
ся. Если забить телеграфные столбы на 1—2 м в грунт,
то через несколько лет они окажутся «вытолкнутыми»
Рельеф дна океанов
117
и упадут. И таких проблем возникает множество. Поэто-
му геологи, специализирующиеся в области геокриоло-
гии, т. е. мерзлотоведения, разрабатывают научные ос-
новы хозяйственного освоения криолитозоны, дают ре-
комендации при строительстве.
Вопросы
1. Что такое криолитозона, или зона многолетней мерзло-
ты?
2. Чем отличается мерзлая горная порода от морозной?
3. Что такое деятельный слой?
4. Какого типа льды развиты в мерзлых породах?
5. Что такое талики? Почему они образуются?
6. Как формируются наледи?
7. Какие типы вод развиты в мерзлых породах?
8. Какие геологические процессы развиты в поверхностном
слое мерзлых пород?
9. Что такое солифлюкция?
10. Какие трудности возникают при хозяйственном освое-
нии областей распространения многолетнемерзлых по-
род?
— ВЫВОДЫ ---------------------------------------------
Многолетнемерзлые породы занимают более 60% территории
России, и возникли они во время последних оледенений. Летом
в мерзлых породах оттаивает около 0,5—2 м грунта (деятельный
слой), а мощность мерзлых пород на севере достигает 700 м.
Мерзлые породы создают огромные трудности для строитель-
ства.
Геологическая деятельность океанов
и морей
§ 18. Рельеф дна океанов
Водные пространства на Земле, включая океаны и
моря, занимают 70,8% ее поверхности, или 361 млн км2,
а суша — только 29,2%, или 149 млн км2. Отсюда ясно
значение огромных водных пространств. В Северном
118
Экзогенные геологические процессы
полушарии океаны занимают 60,7%, а суша — 39,3%,
тогда как в Южном — 80,9 и 19,1% соответственно, по-
этому Южное полушарие иногда называют океаниче-
ским.
200 лет назад геологи почти ничего не знали о строе-
нии океанического дна. Поэтому вся геология основыва-
лась на изучении континентов, а почти 71% поверхности
земного шара оставался неизвестным. Все это, конечно,
делало геологические гипотезы о развитии Земли непол-
ными. Но со второй половины XIX в. ситуация начала
медленно изменяться.
Рельеф океанического дна начали изучать с декабря
1872 г., когда на дно океана с океанографического судна
«Челленджер» был опущен канат с грузом для измере-
ния глубины. Только после изобретения эхолота в
1925—1927 гг. во время экспедиции на судне «Метеор»
был открыт Срединно-Атлантический хребет. В настоя-
щее время рельеф океанического дна изучен довольно
хорошо.
Главная особенность рельефа дна океанов — гранди-
озные подводные хребты. Их общая протяженность во
всех океанах составляет 80 тыс. км, а средняя глубина
над гребнем — 2500 м. Срединно-океанические хреб-
ты представляют собой сводовые поднятия, возвышаю-
щиеся над дном океанических котловин на 1—3 км.
Рельеф хребтов меняется по простиранию, но по их оси
практически везде располагается глубокое узкое
ущелье, так называемый рифт (от англ, rift — щель).
Хребты пересечены многочисленными субпараллельны-
ми зонами разломов, смещающими их отрезки на сотни
километров друг от друга.
Вокруг хребтов на глубинах 3—6 км располагаются
глубоководные котловины — абиссальные равнины —
шириной до 2 тыс. км. Важный элемент рельефа океани-
ческого дна — глубоководные желоба, опоясывающие
прибрежные районы Тихого океана и обладающие ха-
рактерным асимметричным профилем: с крутым при-
континентальным склоном и пологим океаническим.
Свойства морской воды
119
Желоба имеют примерно одинаковую глубину в 9700—
10 800 м.
На западе Тихого океана располагается характерный
рельеф провинции глубоководных гор и холмов. Кроме
того, во всех океанах есть отдельные горы, обычно вул-
канического происхождения, нередко выступающие на
поверхность в виде островов. Рельеф океанического дна
отражает происхождение океанов, которое будет рас-
смотрено позже.
В океанах прослеживаются два типа континен-
тальных окраин. Для окраин первого типа характерно
развитие широкого шельфа с глубинами до 200 м, пере-
ходящего в более крутой континентальный склон, под-
ножие которого сливается с дном абиссальных котловин.
Это так называемые пассивные континентальные
окраины, примером которых служат окраины Атланти-
ческого океана.
Континентальные окраины второго типа имеют силь-
но расчлененный рельеф, глубоководный желоб, часто
островную дугу и окраинные моря. Для окраин этого ти-
па характерны высокая сейсмичность и действующие
вулканы. Такие континентальные окраины называют
активными, так как они обусловлены процессом суб-
дукции — погружения океанической литосферы под
континентальную.
Вопросы
/. Какое полушарие Земли называют океаническим и по-
чему?
2. В чем заключаются основные особенности рельефа океани-
ческого дна?
3. Где располагаются глубоководные желоба?
4. Какие бывают типы континентальных окраин?
§ 19. Свойства морской воды
Океаны в целом холодные: только 8% их вод теплее
+10 °C, а более 50% — холоднее +2 °C (рис. 3.28). В са-
мом поверхностном слое вода постоянно перемешивается
120
Экзогенные геологические процессы
волнением. Соленость вод океанов характеризует общее
количество растворенного в них вещества, преимущест-
венно NaCl (рис. 3.29). Средняя соленость составляет
34,69%о (%о — знак промилле, 1%о равен 0,001). 75%
всех вод Мирового океана имеет соленость от 34,50 до
35,00%о.
Плотность воды зависит от давления, температуры и
солености. Как известно, плотность пресной воды при
+20 °C равняется 1 г/см3, морской воды при солености
в 35%о — 1,025 г/см3, а при +2 °C — 1,028 г/см3 и со-
ставляет 1,05 г/см3 на глубине 5 км. Иными словами, вода
в океанах устойчиво стратифицирована, т. е. расслоена.
Давление в океане с глубиной увеличивается на 1 атм
на каждые 10 м. В глубоководных желобах оно достига-
ет 800—1100 атм. В океанической воде растворены газы.
Главные из них — О и СО2, а также N и H2S. Чем холод-
нее вода, тем больше в ней кислорода.
Рис. 3.28. Средняя годовая температура воды на поверхности Ми-
рового океана в градусах Цельсия
Свойства морской воды,
121
В океанах существуют
известные всем теплые и
холодные течения, кото-
рые в прошлом распреде-
лялись иначе в связи с
другим положением мате-
риков. Течения в океанах,
т. е. перемещения воды в
горизонтальной плоскос-
ти, зависят от многих
факторов, прежде всего от
направления ветров. Как
Вода
965 г
Масса
растворенных
ионов — 35 г:
С1~ —19,3 г
Na+—10,7 г
Mg2+—1,3 г
SOf"-2,7r
Са2+ — 0,42 г
К+ —0,38 г
Другие —0,20 г
Рис. 3.29. Состав океанической
воды (на 1000 г)
только вода приходит в движение, на каждую ее части-
цу начинает действовать ускорение Кориолиса (так на-
зывают силу, возникающую из-за вращения Земли с за-
пада на восток), отклоняющее направление течения
(рис. 3.30).
Течения могут возникать из-за различия в плотности,
температуре и солености воды. В последнее время было
выяснено, что вода в океанах обладает четко выражен-
ной расслоенностью, причем слои в толще воды ведут се-
бя по-разному. Поэтому течения могут быть поверхно-
стными, глубинными и придонными. Например, ус-
тойчиво дующие вдоль экватора ветры — пассаты —
вызывают пассатные течения. Таких течений два: се-
верное и южное. Они вызывают даже небольшое, до
0,5 м, повышение уровня океана в его западных облас-
тях. При этом в Северном полушарии поверхностные те-
Ускорение Кориолиса
Ж. К. де Кориолис (1792—1835) в 1835 г. устано-
вил, что вращение Земли вызывает отклонение дви-
жущихся объектов вправо в Северном полушарии и
влево — в Южном; эта сила (ускорение) не приводит
в движение ветер или течения, а только отклоняет уже
находящиеся в движении потоки. Ускорение Корио-
лиса пропорционально синусу широты.
Сила Кориолиса является важнейшим контроли-
рующим фактором океанической циркуляции.
122
Экзогенные геологические процессы
Вращение Земли
с запада
на восток
Рис. 3.30. Эффект ускорения Кориолиса: а — если вода или воздух
перемещаются от экватора к полюсам, то они двигаются быстрее,
чем вращающаяся поверхность Земли под ними, и отклоняются
к востоку (вправо в Северном полушарии, влево — в Южном);
б — если вода или воздух перемещаются от полюсов к экватору,
то они двигаются медленнее, чем вращающаяся поверхность
Земли, и отклоняются к западу (вправо в Северном полушарии,
влево — в Южном)
Вращение Земли
с запада
на восток
Экватор
чения движутся с запада на восток (например, Гольфст-
рим) (рис. 3.31), а в Южном — наоборот, с востока на за-
пад. В движение вовлекается толща воды до 1—1,5 км.
Холодные воды Арктического и Антарктического
океанов, располагающихся в высоких широтах, как бо-
лее тяжелые, опускаются вниз и вызывают придонные
течения, медленно, со скоростью 10—40 см/с, двигаю-
щиеся к экватору, переносящие по дну разнообразные
частицы и даже образующие знаки ряби, как в мелко-
водных условиях.
В тех местах океана, где более теплые поверхностные
воды по каким-либо причинам перемещаются, на смену
им поднимаются более холодные воды, богатые кислоро-
дом и органическим веществом. Этот процесс называется
апвеллингом (от англ, up — наверх, well — хлынуть). Он
играет большую роль в распространении планктона —
мелких организмов, пассивно перемещающихся в верх-
них слоях воды океанов и служащих кормом для рыб,
а также источником биогенных осадков на дне океанов.
Свойства морской воды
123
Рис. 3.31. Течение Гольфстрим, вырвавшись из Мексиканского за-
лива, устремляется на север и северо-восток, меандрируя, как
река на суше. Отдельные меандры отрываются от течения, обра-
зуя гигантские теплые и холодные вихри
Нередко можно наблюдать, как в знойный день у
Южного берега Крыма вода оказывается очень холод-
ной. А дело в том, что северный ветер согнал теплую во-
ду в открытое море и ей на смену поднялась холодная.
Это и есть апвеллинг.
Таким образом, вода в океанах находится в непрерыв-
ном движении и на разных глубинных уровнях воды мо-
гут двигаться в различные стороны.
Вопросы
J. Каковы свойства морской воды?
2. Как влияет ускорение Кориолиса на движущуюся воду?
3. Какие бывают течения по глубине?
4. Как образуются холодные придонные течения?
5. Что такое апвеллинг?
124
Экзогенные геологические процессы
§ 20. Приливы, отливы
и волновые движения
Солнце и Луна своим притяжением оказывают
влияние на уровень воды в океанах. Луна влияет боль-
ше: хотя масса Солнца огромна, оно расположено
дальше от Земли. Когда Земля, Луна и Солнце находят-
ся на одной прямой, притяжение Луны и Солнца сум-
мируется и приливы достигают максимальной силы
(рис. 3.32). Меньше всего приливы бывают, когда Луна,
Земля и Солнце образуют прямой угол.
Несмотря на то что в открытом океане приливы поч-
ти незаметны, так как высота приливной волны редко
превышает 1 м, на мелководье, в области шельфа и в
Третья четверть
Луны
Рис. 3.32. Образование приливов в океанах на Земле. Обратите
внимание, что при новой и полной Луне солнечные и лунные
приливы суммируются
Приливы, отливы и волновые движения
125
узких заливах она может быть значительной. В Пенжин-
ской губе (заливе) Охотского моря приливы достигают
высоты почти 13 м, а в заливе Фанди, на северо-востоке
Канады, — даже 18 м. Так как при отливах и приливах
в движение вовлекается вся толща воды до дна, то.
она переносит по нему большое количество обломочно-
го материала. Скорость приливной волны достигает
150 км/ч, и она обладает большой разрушительной си-
лой. Силу приливов давно научились использовать. Еще
в XVIII в. в Соловецком монастыре на Белом море ра-
ботала мельница, действовавшая под влиянием прилив-
ной волны. В мире уже создано несколько приливных
электростанций. В России с 1968 г. работает опытно-
промышленная ПЭС в Кислой губе на Кольском полуост-
рове.
В океанах и морях в результате действия ветров обра-
зуются волны. В сильный шторм высота волн превышает
10—20 м. Волнение захватывает не более 200 м водного
слоя, а ниже его влияние уже никак не сказывается.
Во время волнения частицы воды двигаются по зам-
кнутому кругу или эллипсу вверх и вниз; при этом чем
ближе к поверхности, тем радиус этих кругов больше, а
внизу он уменьшается до нуля (рис. 3.33). В открытом
море волнение сказывает-
ся лишь в самом поверхно-
стном слое воды, а при
приближении к мелково-
дью в этот процесс вовле-
кается уже вся толща во-
ды. Когда глубина моря
оказывается меньше поло-
вины длины волны, то
волна начинает как бы вы-
растать. Это происходит
еще и потому, что у дна
Частицы воды перемеща-
ются медленнее, а на греб-
не — быстрее. Волна, как
говорят, забурунивается
Рис. 3.33. Колебания частиц во-
ды при движении волны. Ниже
глубины, равной V2 длины вол-
ны, движение воды уже почти
не ощущается
126
Экзогенные геологические процессы
Рис. 3.34. Накатывание волны на пляж
и, приближаясь к берегу, всей своей массой обрушивает-
ся на него, производя большую разрушительную работу
(рис. 3.34).
Вопросы
J. Почему возникают приливы?
2. Когда приливы максимальны?
3. Какой высоты бывают приливы? Где и как можно исполь-
зовать силу приливной волны?
4. Как движутся частицы воды при образовании волны?
5. Почему волны увеличивают свою высоту на мелководье?
6. До какой глубины сказывается воздействие волн?
7. Почему волна забурунивается у берега?
§21. Осадконакопление в океанах
Различают три основных типа накопления
осадков в океанах:
1) терригенное',
2) биогенное;
3) хемогенное.
Под терригенным осадконакоплением понима-
ют формирование осадков из частиц, сносимых с суши,
главным образом реками. Около 80% всей массы такого
осадочного материала улавливается в пределах конти-
нентальных окраин, где формируются огромные по мощ-
ности толщи осадочных пород. Ежегодно в океаны по-
ступает 250*1014 г осадочного материала, причем 85—
90% его выносится реками, 7 — льдами, 1—2 — подзем-
ный сток, 1% — эоловые выносы. Около 80% осадочного
материала составляют твердые частицы, а около 20% —
Осадконакопление в океанах
127
растворенные вещества. В глубоководных котловинах
осадконакопление идет очень медленно, так как туда
практически не поступает материал с суши.
Очень важная роль в терригенном осадконакоплении
принадлежит турбидитным, или мутъевым, пото-
кам, которые образуются при срыве (в результате раз-
ных процессов) с континентального склона еще водона-
сыщенного ила. При этом образуется поток взвешенных
частиц, мути, распространяющийся на сотни километ-
ров от места своего зарождения. Постепенно из него на-
чинают выпадать сначала более грубые, а потом мелкие
частицы. В результате у подножия континентального
склона возникает слой, состоящий из нескольких про-
слоев осадка, от грубых к тонким (так называемая гра-
дационная слоистость). Такие отложения называют
турбидитами. Их неоднократное повторение создает
ритмично переслаивающиеся породы, называемые фли-
шем (см. рис. 3.9 на цветной вклейке). Он широко рас-
пространен во всех складчатых зонах Земли.
Осадки биогенного происхождения составляют
50—65% от общей массы осадочного материала в океа-
нах. Они дают 350 млрд т сухого вещества ежегодно.
Среди живущих в океанах морских организмов раз-
личают: планктон — пассивно перемещающиеся вет-
ром и течениями организмы; нектон — активно пла-
вающие организмы, например рыбы; бентос — организ-
мы, живущие на дне, прикрепленные или ползающие.
Сегодня известно примерно 180 тыс. видов морских жи-
вотных, причем 98% из них ведут донный образ жизни
и только 2% — это планктон и нектон.
Организмы играют в океане роль своеобразных
фильтров. Всего за полгода вся океаническая вода быва-
ет профильтрована через зоопланктон. Эти мельчайшие
Пассивно плавающие организмы обладают скелетом либо
из кальцита (СаСО3), либо из кремнезема (SiO2), что при
их отмирании приводит к накоплению карбонатных или
кремнистых илов.
Интенсивность осадконакопления в той или иной ак-
ватории зависит от того, в какой климатической зоне
128
Экзогенные геологические процессы
она находится (т. е. от климатической зональности), от
удаленности ее от источников сноса материала — конти-
нентов (т. е. от циркумконтинентальной зональности), а
также от вертикальной зональности, связанной с релье-
фом дна океанов. Важно отметить, что основная часть
осадочного материала не проникает дальше устьев и
дельт крупных рек и прибрежных районов.
Циркумконтинентальная зональность
(в зависимости от удаленности от континентов)
1. Литораль (прибрежная зона).
2. Неритовая зона (шельф).
3. Батиальная зона (материковый склон и его под-
ножие).
4. Абиссальная зона (глубоководные котловины).
Важно подчеркнуть также, что солнечный свет про-
никает только до глубины 100 м. Эта освещенная Солн-
цем зона наиболее благоприятна для жизни. В биоген-
ном осадконакоплении большую роль играют зоо- и
фитопланктон. Продуктивность последнего составляет
около 100 г углерода на 1 м2 в год, но продуктивность
бентосных водорослей, развитых в верхней части шель-
фа, т. е. в мелководной зоне, в сотни раз выше. Напри-
мер, в районе побережья полуострова Флорида в США
макробентос производит 1 кг карбонатов на 1 м2 в год в
приливной зоне. В более глубоких участках океана про-
дуктивность падает.
К характерным глубоководным осадкам относится
«красная» глина, занимающая 35—50% дна океанов.
Она состоит из очень тонких (менее 0,005 мм) субколло-
идных фракций. Эти «красные» глины образовались из
материала различного генезиса: пеплового, эолового, ме-
теорного и др.
Очень интересны железомарганцевые конкреции (го-
товая железная руда!), сплошным ковром покрывающие
дно глубоководных котловин океанов во многих местах.
Размер этих конкреций не превышает 5—10 см, а запасы
Осадконакопление в океанах
129
ИХ исчисляются многими сотнями миллиардов тонн (см.
рис. 3.10 на цветной вклейке).
В заливах и лагунах идет накопление соленосных от-
ложений, когда из пересыщенных растворов выпадает
соль — мирабилит (например, в заливе Кара-Богаз-Гол
в Каспийском море).
Накопление солей происходит обычно в условиях
жаркого климата в отшнурованных от океана лагунах,
в краевых впадинах внутренних морей, куда вода посту-
пает через проливы или бары, а затем испаряется. В со-
леродных бассейнах геологического прошлого были
сформированы мощные толщи солей, как натриевых (га-
лит), так и калиевых (сильвинит, карналит), представ-
• Ион С1
© Ион Na+
Молекула
воды Н2О
Рас. 3.35. Рост кристалла галита (поваренной соли, NaCl) при
Испарении морской воды: 1 — в морской воде ионы С1 и Na
Растворены и окружены молекулами Н2О; 2 — вода испаряется,
а Ионы С1 и Na соединяются; 3 — начало образования кристалла;
— кубический кристалл NaCl образован
5- 453 Короновский
130
Экзогенные геологические процессы
ляющих собой сырье для получения удобрений (рис.
3.35). Так, мощность соленосных отложений кембрий-
ского возраста в Ангаро-Ленском бассейне на Сибирской
платформе достигает более 2 км. Слои соли чередуются
с осадочными породами. В Прикаспийской впадине и
в Предуральском прогибе в ранней перми, в кунгурском
веке (260 млн лет назад) на больших пространствах про-
исходило осаждение каменной соли, ангидритов и ка-
лийной соли. Общая мощность их пластов на юге состав-
ляет более 2 км, а на севере — до 0,5 км.
Учитывая большое значение калийных солей для
сельского хозяйства, не трудно понять важность этих
бассейнов, а их современные аналоги помогают узнать,
как накапливались соли в геологическом прошлом.
Очень интересны коралловые рифы разной формы,
распространенные в тропиках (рис. 3.36). Некоторые
из них достигают в длину более 2 тыс. км. Таков
Большой Барьерный риф у северо-восточного побережья
Австралии в Коралловом море, имеющий ширину до
150 км.
Существуют рифы и в виде кольцевой гряды. Их на-
зывают атоллами (рис. 3.37). Эти коралловые острова
исключительно живописны. Внутри невысокой кольце-
вой гряды, сложенной белым коралловым песком, рас-
полагается изумрудная лагуна, кишащая рыбами.
Рис. 3.36. Поперечный разрез окаймляющего кораллового рифа
Осадконакопление в океанах
131
Бурение рифов показа-
ло, что их мощность мо-
жет достигать 1 км и бо-
лее. Но ведь организмы,
слагающие рифы — ко-
раллы, мшанки, известко-
вые водоросли, — живут
в теплой воде и только на
глубинах в несколько де-
сятков метров. Почему же
рифы достигают такой ог-
ромной мощности? Все де-
ло в том, что дно океана
постепенно опускается, и
рифообразующие организ-
мы все время надстраива-
ют риф. Таким образом,
он как бы растет вниз.
Рифы известны и в ис-
копаемом состоянии. Пре-
рывистая гряда ранне-
пермских рифов просле-
живается вдоль западного
склона Урала. Рифы обыч-
но очень пористы, а сле-
довательно, это хорошие
вместилища для нефти и
газа. И действительно, в
Приуралье в них известны
месторождения горючих
ископаемых. Поэтому так
важно устанавливать при-
сутствие рифов в древних
Отложениях.
Рис. 3.37. Образование коралло-
вого атолла: 1 — рифовый мас-
сив возникает вокруг вершины
действующего вулкана; 2 —
вулкан опускается, а риф нара-
щивается; 3 — дальнейшее
опускание вулкана и формиро-
вание кольцевого рифа
Сенсационным откры-
тием последних двух десятилетий на дне рифтовых впа-
Дин океанов было обнаружение так называемых черных
и белых «курильщиков» — современных «фабрик»
сульфидных руд (рис. 3.38). Тела, напоминающие вул-
132
Экзогенные геологические процессы
1— Крупные двустворки
Рис. 3.38. «Фабрика» сульфид-
ных руд на дне рифтовых впа-
дин океанов
каны с кратером на вер-
шине, но высотой в десят-
ки метров над дном, со-
стоят из готовой руды,
а черный «дым», подни-
мающийся над кратером,
содержит Fe, Мп, S, Си
и другие элементы.
Процессы современно-
го осадконакопления в
океанах очень сложны, но
крайне важны для пони-
мания формирования оса-
дочных пород в геологиче-
ском прошлом. Следует
сказать, что осадок, нако-
пившийся где-то на океа-
ническом дне, проходит
целый ряд стадий, прежде чем превратится в осадочную
горную породу — известняк, песчаник и т. д. Процесс
превращения осадка в породу называют диагенезом (от
лат. dia — приставка со значением завершенности, gen-
esis — происхождение).
Это длительный и весьма сложный процесс. Накопив-
шиеся в каких-либо впадинах илы под все увеличи-
вающейся тяжестью новых и новых осадков постепенно
уплотняются, отжимая воду. Эту стадию называют ли-
тификацией или окаменением. При уплотнении про-
исходят цементация частиц, слагающих осадок, и пе-
рекристаллизация. Так ил, состоящий из раковинок
фораминифер, т. е. карбонатный осадок, превращается
в кристаллический плотный известняк. При уплотнении
уменьшается пористость.
Последующие изменения уже горной породы носят
название катагенеза (от греч. kata — вниз, genesis —
происхождение). На этой стадии превращения осадка в
горную породу происходит образование нефти и газа
путем изменений рассеянного органического вещест-
ва, содержащегося в осадках. Для этого нужно, чтобы
Осадконакопление в океанах
133
богатые органикой породы опустились на глубину
2—4 км и в условиях высоких давлений прогрелись до
+50 °C.
Образующиеся при таком процессе капельки нефти
перемещаются туда, где давление меньше, а пористость
больше, т. е. в породы, называемые коллекторами —
вместилищем нефти и газа. Месторождение нефти или
газа сформируется в том случае, если на пути пере-
мещающихся жидких углеводородов встречаются во-
донепроницаемые пласты, например глин, каменной
соли. Газ в ловушке всегда будет находиться выше неф-
ти.
Осадочные породы могут и в дальнейшей своей исто-
рии подвергаться изменениям, или метагенезу (от
греч. meta — после, genesis — происхождение), если
они погружаются на глубины 7—10 км, где высокое дав-
ление, а температуры достигают +300 °C.
В заключение необхо-
димо отметить, что по
крайней мере за фанеро-
зой, т. е. за 0,57 млрд лет,
объем океанических вод
остается практически не-
изменным. Однако в гео-
логической истории из-
вестны периоды, когда
уровень этих вод испыты-
вал понижения, либо по-
вышения (рис. 3.39). Та-
кие колебания уровня
океана называют эвста-
тическими. Они обус-
ловлены разными при-
чинами. Например, рез-
кое, на 300 м, падение
Уровня океана, или рег-
рессия, произошло при-
мерно 30 млн лет назад, в
олигоцене, что было свя-
тые. лет
Рис. 3.39. Изменение уровня мо-
ря за последние 40 тыс. лет (по
Дж. Д. Хэнсому, 1988)
134
Экзогенные геологические процессы
зано с образованием покровного оледенения Антаркти-
ды. Вода была «отобрана» ледником, мощность которого
превышала 4 км. А в меловое время, наоборот, уровень
океана повысился благодаря росту срединно-океаниче-
ских хребтов, которые как бы вытесняли воду из океа-
нов, и море затопляло низменные участки суши, проис-
ходила трансгрессия. В настоящее время построена кри-
вая эвстатических колебаний уровня моря за весь
фанерозой.
По мере освоения океанов становится ясно, что они
являются настоящей кладовой разнообразных полезных
ископаемых. В наши дни уже около 25% нефти и газа
добывают в пределах акваторий океанов и морей на
шельфе, где глубины не превышают 300 м. Это происхо-
дит, например, в Мексиканском и Персидском заливах,
Северном море и т. д. В Баренцевом море открыто круп-
нейшее Штокмановское месторождение газоконденса-
тов.
В прибрежных осадках развиты россыпные место-
рождения магнетита (Fe2+Fe3+O4), титана, минералов
ильменита (FeTiO3) и рутила (ТЮ2), олова, минерала кас-
ситерит (SnO2), алмазов, золота и пр. Встречаются бога-
тые залежи фосфоритов. Открытие на дне океанов плаща
железомарганцевых конкреций и черных «курильщи-
ков» создает неисчерпаемую базу для добычи железа,
марганца, меди в будущем, когда это станет экономиче-
ски выгодным.
Вопросы
1. Какие известны типы осадконакопления в океанах?
2. В чем заключаются особенности терригенного осадкона-
копления?
3. Что такое турбидитный поток?
4. Что представляет собой флиш?
5. Какова роль осадков биогенного происхождения?
6. Что такое планктон, нектон и бентос?
7. Что представляют собой осадки глубоководных котловин?
8. Как и где происходит накопление соленосных толщ?
9. Какого типа бывают коралловые рифы?
Разрушительная работа океанов и морей
135
10. Что представляют собой черные «курильщики»?
11. Что происходит со временем с рыхлыми осадками?
12. Как образуется нефть?
13. Какие полезные ископаемые известны в океанах?
§ 22. Разрушительная работа океанов
и морей
Редко в морях и океанах поверхность воды бы-
вает спокойной. Почти всегда по ней гуляют волны, ко-
торые, достигая берегов, оказывают на них разруши-
тельное воздействие. Оно различно на мелководье, или,
как говорят, на отмелых берегах, и там, где дно резко
погружается прямо от берега, как, например, на Черно-
морском побережье Кавказа, т. е. на приглубых бере-
гах (рис. 3.40). В любом случае берега изменяются и до-
вольно быстро (см. рис. 3.11 на цветной вклейке).
Как же действует волна, приближаясь к отмелому бе-
регу? На некоторой глубине, составляющей примерно
половину длины волны, вследствие разных скоростей
движения воды у дна и на поверхности волна увеличива-
рис. 3.40. Строение пляжа на мелком (а) и глубоком (б) берегах
136
Экзогенные геологические процессы
> Перемещение
песчаного материала
Рис. 3.41. Расширение песчаного
пляжа летом (а) и разрушение
его зимой (б) во время сильных
штормов
ет свою высоту, ее гре-
бень становится неустой-
чивым и обрушивается
вниз. Многие, наверное,
видели в кино, как
спортсмены катаются на
досках (виндсёрфинг) на
склоне движущейся вол-
ны. Но они всегда нахо-
дятся вне зоны буруна на
гребне. Уже совсем на
мелководье волна с силой
обрушивается на берег,
увлекая с собой гальку и
песок (рис. 3.41). Отсту-
пая, волна также уносит с
собой часть обломочного материала. Так возникают пля-
жи, состоящие из песка и гальки, но часть материала пе-
ремещается на глубину и там остается. При каждом на-
кате волны более крупные гальки и валуны забрасыва-
ются в сторону от моря, а уходящей водой сносятся в
сторону моря. Постепенно волны вырабатывают про
филъ равновесия пляжа, а на нем вырастает галечный
береговой вал, в то время как под водой на небольших
уклонах дна формируется подводный вал, или бар, со-
стоящий из песка (рис. 3.42). Он образуется как раз там,
где волны начинают забуруниваться.
Если волна подходит к берегу косо, то и песчано-га-
лечный материал будет перемещаться вдоль пляжа. Это
показали опыты с окрашенной галькой, которая доволь-
но быстро смещалась вдоль пляжа.
Когда волна бьет в крутой скалистый берег, то сила ее
удара при шторме может достигать 40 т/м2. Такой удар
способен разрушить очень крепкие породы (см. рис. 3.12
на цветной вклейке). При этом обрушивающаяся вода
сжимает воздух в порах и трещинах породы, и он работа-
ет как взрывчатка.
Постепенно в крутом береговом обрыве возникает уг-
лубление — волноприбойная ниша. Когда она стано
Разрушительная работа океанов и морей
137
Рис. 3.42. Образование вдольберегового течения и перемещение
песка на пляже
вится большой, нависающая над ней часть берега обру-
шивается и обрыв отступает, а измельченный обломоч-
ный материал образует вблизи берега подводную террасу
(рис. 3.43).
На некотором расстоянии от берега, но параллельно
ему нередко образуются длинные песчаные валы —
бары, отделяющие от моря лагуну. Так, вдоль вос-
точного побережья Крыма на 200 км протягивается
знаменитая Арабатская
стрелка — классический
бар, за которым распо-
лагается Сивашский за-
лив. Если берег резко ме-
няет свое простирание, то
на изгибах образуются
песчаные косы, а если
недалеко от берега есть
остров, создающий волно-
Рис. 3.43. Перемещение волн у
берега, изрезанного бухтами
вую тень, то за ним на-
чинает расти песчано-га-
138
Экзогенные геологические процессы
Рис. 3.44. Формирование томболо — перемычки между берегом
и островом
лечный выступ, который через некоторое время соеди-
нится с островом, образовав перемычку, или томболо
(рис. 3.44).
Таким образом, волновая деятельность моря оказыва-
ет на берега двоякое влияние. С одной стороны, она ведет
к накоплению песчано-галечного или мелкоракушечно-
го материала, формированию пляжей, кос, перемычек,
а с другой — к разрушению берегов ударным воздействи-
ем и их постепенному отступлению.
Вопросы
1. Какое воздействие оказывают волны на крутой, обрывис-
тый и пологий берега?
2. Каким образом волна разрушает берега?
3. Как формируются пологие песчано-галечные пляжи?
4. Какие формы рельефа создают волны у берегов?
5. В чем разница воздействия волн на отмелый и приглубый
берега?
6. Как образуется перемычка, или томболо?
Разрушительная работа океанов и морей
139
— ВЫВОДЫ -----------------------------------------------
Для рельефа океанического дна характерны срединно-океаниче-
ские хребты, абиссальные котловины, глубоководные желоба и
вулканические острова. Океаны занимают 71% поверхности Зем-
ли. Массы океанической воды все время находятся в движении, а
волны оказывают разрушительное воздействие на берега, созда-
вая в то же время протяженные пляжи. В океанах различают тер-
ригенное, биогенное и хемогенное осадконакопление, а океани-
ческие осадки содержат много залежей полезных ископаемых,
в первую очередь нефти и газа.
КОГДА ВЫСОХЛО СРЕДИЗЕМНОЕ МОРЕ?
Подобный вопрос звучит как-то странно. Ну как мо-
жет высохнуть такое огромное море, как Средиземное. Одна-
ко посмотрите на карту. С Атлантическим океаном оно соеди-
няется лишь узким Гибралтарским проливом, а с Индийским —
Суэцким каналом, прорытым только в XIX в.
Когда в 50 гг. XX в. строили знаменитую Асуанскую плотину
на Ниле, русский геолог И. С. Чумаков получил данные буровых
скважин, которые свидетельствовали о том, что каких-то 5 млн
лет назад Нил протекал по каньону глубиной 800 м! Потом это
ущелье оказалось заполнено толщей морских отложений. Как
все это можно объяснить?
Около 6 млн лет назад, в конце миоцена, Гибралтарский
пролив не существовал. Либо уровень океана понизился из-за
оледенения в Восточной Антарктиде, когда лед «отобрал» воду
из него, либо произошло тектоническое поднятие. Средизем-
ное море начало высыхать и — сейчас это точно установлено —
полностью изолировалось от Атлантического океана 5,59 млн
лет назад. Очень быстро некогда обширное море превратилось
в серию изолированных соленых озер, уровень которых был на
1,5 км ниже прежнего уровня моря. Вот почему Нил и другие
Реки начали врезаться в породы, образуя глубокие ущелья.
В озерах в условиях жаркого аридного климата происходило
накопление соленосных отложений. Надо учесть, что дно вы-
сохшего моря было ниже окружающей его суши на 2—3 км
и там было очень жарко, так как температура в сухом климате
140
Экзогенные геологические процессы
повышается на 9,7 °C при понижении на 1 км. Следовательно,
в этих озерных котловинах температура превышала +40 °C,
и там накопились толщи магниевых солей мощностью до 2 км.
5,3 млрд лет назад уровень Атлантического океана стал
повышаться за счет таяния ледников, и воды Атлантики начали
переливаться через образовавшееся ущелье Гибралтара. Очень
быстро сухая котловина бывшего Средиземного моря наполни-
лась океанической водой, а ущелья рек оказались выполненны-
ми морскими отложениями. Вся история осушения моря заняла
около 1 млн лет.
КАМЕННЫЕ «ИСТУКАНЫ»
В ЗАПАДНОЙ АВСТРАЛИИ
Побережье Индийского океана в Западной Австра-
лии, примерно в 250 км к северу от города Перт, представляет
собой песчаную пустыню с рядом дюн, покрытых жалкими и ред-
кими кустарниками. Но в районе Спирвудских холмов, сложен-
ных яркими желтыми песками, на их ровной поверхности высту-
пают на 2—4 м многие тысячи вертикальных каменных «истука-
нов» причудливой и разнообразной формы. Это остроконечные
«иглы», «сахарные головы», «башни», «столбы» и др. «Истуканы»
сложены желтым известковым песчаником и кое-где в нем видна
косая слоистость, какая бывает в прибрежных дюнах. Как ут-
верждает В. И. Авдонин, профессор геологического факультета
МГУ им. М. В. Ломоносова, впечатление от этого памятника при-
роды неизгладимое, и, главное, становишься в тупик, когда хо-
чешь объяснить происхождение такого странного явления.
Австралийские геологи предложили оригинальную гипотезу.
На побережье океана формировались дюны, сложенные пес-
ком с большим количеством раздробленных раковин, которые
давали много извести. Вода от дождей растворяла известь в
верхних горизонтах песка, причем, проникая глубже, известь
выпадала из раствора и цементировала песок, образуя более
плотные «столбы» в рыхлом песке. Возникшая растительность
своими корнями глубоко проникала в песок, разрушая его и
превращая в подвижный рыхлый материал. Впоследствии расти-
тельность исчезла, почва была уничтожена, а рыхлый песок был
унесен ветром. Остались относительно более плотные «столбы»
песчаника. Так возник загадочный «парк каменных истуканов».
Глава 4
Эндогенные геологические
процессы
§23. Магматические процессы
Магматические горные породы, образовавшие-
ся из расплава — магмы, играют огромную роль в строе-
нии земной коры. Эти породы сформировались разными
путями. Крупные их объемы застывали на той или иной
глубине, не доходя до поверхности, и оказывали на вме-
щающие породы сильное воздействие высокой темпера-
турой, горячими растворами и газами. Так образовались
интрузивные тела. Если магматические расплавы вы-
рывались на поверхность, то происходили извержения
вулканов, носившие в за-
висимости от состава маг-
мы спокойный либо ката-
строфический характер.
Такой тип магматизма на-
зывают эффузивным, что
не совсем точно, так как
нередко извержения вул-
канов носят взрывной ха-
рактер, при котором магма
не изливается, а взрыва-
ется и на земную поверх-
ность выпадают тонко-
раздробленные кристаллы
и застывшие капельки
расплава, превратившие-
ся в вулканическое стек-
ло. Подобные извержения
называют эксплозивны-
ми (рис. 4.1). Поэтому,
говоря о магматизме,
Рис. 4.1. Полуостров Камчатка.
Эксплозивное извержение Ка-
рымского вулкана
142
Эндогенные геологические процессы
следует различать интрузивные процессы, связанные
с образованием и движением магмы ниже поверхности
Земли, и вулканические процессы, обусловленные вы-
ходом магмы на земную поверхность. Эти процессы не-
разрывно связаны между собой, а проявление тех или
других из них зависит от глубины и способа образования
магмы, ее температуры, количества растворенных в ней
газов, геологического строения района, характера и ско-
рости движения земной коры и т. д.
Как интрузивные, так и вулканические горные поро-
ды содержат крупные залежи полезных ископаемых и,
кроме того, являются надежными индикаторами текто-
нических и палеогеографических условий геологическо-
го прошлого, что позволяет нам проводить их реконст-
рукцию.
Понятие о магме. Магма (от греч. magma — плас-
тичная, тестообразная, вязкая масса) — это расплавлен-
ное вещество земной коры. Она образуется при опреде-
ленных значениях давле-
ния и температуры и с хи-
мической точки зрения
представляет собой флю-
идно-силикатный расплав,
т. е. содержит в своем со-
ставе соединения с кремне-
земом (Si) и кислородом (О)
и летучие вещества, при-
сутствующие в виде газа
(пузырьков), либо раство-
ренные в расплаве. При
затвердевании магматиче-
ского расплава он теряет
летучие компоненты, по-
этому горные породы го-
раздо беднее ими, нежели
магма (рис. 4.2).
Магма застывает при:
1) уменьшении температуры;
2) увеличении давления;
3) удалении летучих веществ
МАГМА
ПОРОДА
Горная порода
подвергается плавлению при:
1) увеличении температуры;
2) снижении давления;
3) добавлении летучих веществ
(флюидов)
Рис. 4.2. Условия, способст-
вующие плавлению горной
породы, превращению ее в
магму и охлаждению магмы с
образованием горной породы
Интрузивный магматизм
143
Вопросы
1. Как подразделяют магматические процессы?
2. Что такое магма?
3. Чем интрузивный процесс отличается от вулканического?
—•ВЫВОДЫ ------------------------------------------
Магма — это силикатный расплав, содержащий флюиды и возни-
кающий как в земной коре, так и в верхних слоях мантии.
§24. Интрузивный магматизм
Первичные магмы, образуясь на различных
глубинах, склонны формироваться в большие массы, ко-
торые продвигаются в верхние горизонты земной коры,
где литостатическое давление меньше. При определен-
ных геологических, и в первую очередь тектонических,
условиях магма не достигает поверхности Земли и за-
стывает (кристаллизуется) на различной глубине, обра-
зуя тела неодинаковых формы и размера — интрузивы.
Любое интрузивное тело, будучи окруженным вмещаю-
щими породами, взаимодействуя с ними, обладает двумя
контактовыми зонами. Влияние высокотемпературной,
богатой флюидами магмы на окружающие интрузивные
тела породы приводит к их изменениям, выражающим-
ся по-разному — от слабого уплотнения и дегидратации
(т. е. удаления воды) до полной перекристаллизации и
замещения первичных пород. Зону таких изменений
шириной от нескольких сантиметров до десятков кило-
метров называют зоной экзоконтакта (внешнего
контакта). С другой стороны, сама внедряющаяся
Магма (особенно краевые части магматического тела),
взаимодействуя с вмещающими породами и быстрее ох-
лаждаясь, частично «усваивает» породы, в результате
чего изменяются состав магмы, ее структура и текстура.
Зону измененных магматических пород в краевой части
интрузива называют зоной эндоконтакта (внутрен-
него контакта) (рис. 4.3).
144
Эндогенные геологические процессы
Вмещающие
породы
Жила
Зона внешнего контакта
(экзоконтакта)
Зона внутреннего контакта
(эндоконтакта)
Ксенолиты (обломки вмещающих пород)
Рис. 4.3. Схема строения интрузивного массива
Интрузивные массивы в зависимости от глубины их
формирования подразделяют на:
1) приповерхностные, или субвулканические
(последнее слово означает, что магма почти подошла к
поверхности, но все-таки не вышла на нее, т. е. образо-
вался «почти вулкан», или субвулкан), расположенные
на глубине в несколько сотен метров;
2) среднеглубинные, или гипабиссалъные (до 1—
1,5 км);
3) глубинные, лежащие глубже 1—1,5 км.
Подобное разделение не очень строгое, но в целом до-
статочно отчетливое. Глубинные породы, застывавшие
медленно, обладают полнокристаллической струк-
турой, а приповерхностные, в которых падение темпе-
ратуры было быстрым, — порфировой, очень похожей
на структуру вулканических пород, когда отдельные ми-
нералы-вкрапленники выделяются на фоне основной
массы.
По отношению к вмещающим породам интрузивы
подразделяют на согласные и несогласные (рис. 4.4).
Несогласные интрузивные тела прорывают
пласты вмещающих пород. К наиболее распространен-
ным несогласным телам относятся дайки, длина кото-
рых во много раз больше ширины, а плоскости эндокон-
тактов практически параллельны (см. рис. 4.1 на цвет-
Интрузивный магматизм
145
ной вклейке). Дайки обладают длиной от нескольких
десятков метров до сотен километров и шириной от не-
скольких десятков сантиметров до 5—10 км и внедря-
ются во вмещающиеся породы по ослабленным зонам
коры — трещинам и разломам. Важную роль играет так-
же процесс гидравлического разрыва, связанный с дав-
лением поднимающегося магматического расплава, так
как явление тектонического растяжения, сопровождаю-
щегося образованием зияющих трещин отрыва, может
иметь место лишь на глубинах до 1,5—3 км. Глубже, где
как раз и зарождаются широко распространенные ба-
зальтовые дайки, наличие пустот исключено, поэтому
только гидроразрыв может обеспечить раздвигание по-
род и внедрение в них магмы.
Рис. 4.4. Формы интрузивных тел. Согласные интрузивы: а —
силл; б — лакколит; в — лополит; г — факолит. Несогласные
Интрузивы: д — дайка; е — шток; ж — гарполит; з — батолит
146
Эндогенные геологические процессы
Широко распространены и штоки, столбообразные
интрузивы изометричной формы с крутыми контактами.
Площадь их обычно менее 100—150 км2.
Крупные гранитные интрузивы площадью во много
сотен и тысяч квадратных километров называют ба-
толитами. Наблюдая за крутыми, несогласными с
вмещающими породами, контактами, раньше думали,
что подобные гигантские интрузивы уходят далеко в
глубину и не имеют «дна». Однако впоследствии было
доказано, что батолиты обладают вертикальной мощно-
стью в несколько километров и отнюдь не бездонны. За-
нимающие огромные площади и объемы гранитные
батолиты образуются в результате магматического за-
мещения вмещающих пород, поэтому внутренняя
структура батолитов нередко определяется структурой
тех толщ, которые были подвергнуты такому замеще-
нию.
От батолитов, обладающих неправильной формой,
часто отходят апофизы — более мелкие ветвящиеся
интрузивы, использующие ослабленные зоны в раме ба-
толита. Крупнейшие батолиты известны в Северной и
Южной Америке. В Андах они непрерывно прослежива-
ются более чем на 1 тыс. км, имея ширину около 100 км,
в североамериканских Кордильерах длина батолита пре-
вышает 2 тыс. км. Батолиты — это абиссальные, т. е.
глубинные, интрузивы, как и многие штоки, в то время
как дайки являются приповерхностными, или малоглу-
бинными, образованиями.
Согласные интрузивы имеют разнообразную фор-
му. В платформенных областях среди них наиболее ши-
роко распространены пластовые силлы, залегающие
среди слоев вмещающих пород параллельно их наплас-
тованию (рис. 4.5). Широко развиты, например, базаль-
товые силлы в Тунгусской синеклизе Сибирской плат-
формы, где они образуют многоэтажные системы пло-
ских линзовидных интрузивов, соединенных узкими и
тонкими подводящими каналами. Мощность силлов ко-
леблется от нескольких десятков сантиметров до сотен
Интрузивный магматизм
147
метров. Силлы часто дифференцированы, при этом в их
подошве скапливаются более тяжелые минералы ранней
кристаллизации. Силлы образуются в условиях тектони-
ческого растяжения, и общее увеличение мощности сло-
истых толщ за счет внедрения в них пластовых интрузи-
вов может достигать многих сотен метров и даже не-
скольких километров. При этом слои вмещающих пород
не деформируются, а лишь перемещаются по вертикали.
Лополит — чашеобразный согласный интрузив, за-
легающий в синклиналях и мульдах. Размеры лопо-
литов в диаметре могут достигать десятков километров,
а мощность — многих сотен метров. Как правило, лопо-
литы развиты в платформенных структурах, сложены
породами основного состава и формируются в услови-
ях тектонического растяжения и опускания. Крупней-
шие дифференцированные лополиты — Бушвельдский
в Южной Америке и Седбери в Канаде.
Рис. 4.5. Восточная Сибирь. Силлы долеритов — основных интру-
зивных тел на реке Нижняя Тунгуска
148
Эндогенные геологические процессы
Лакколиты представляют собой грибообразные те-
ла, что свидетельствует о сильном гидростатическом
давлении магмы, превышающем литостатическое в мо-
мент ее внедрения. Обычно лакколиты относят к мало-
глубинным интрузивам. Многие интрузивные массивы,
описываемые как лакколиты, например в районе Мине-
ральных Вод на Северном Кавказе или на южном побе-
режье Крыма (Аю-Даг, Кастель и др.), обладают соглас-
ными контактами только в верхней части. Их более глу-
бокие контактовые зоны уже рвущие, и в целом форма
тела напоминает редьку хвостом вниз, т. е. магматиче-
ский диапир, а не лакколит. Существуют и другие, ме-
нее распространенные формы интрузивных тел.
Вопросы
1. Как построен интрузивный массив? Какие он имеет зоны
контактов?
2. Как подразделяют интрузивные тела по глубине залега-
ния?
3. Какие вы знаете согласные и несогласные интрузивы?
— ВЫВОДЫ ---------------------------------------------
При своем движении вверх от место зарождения магма может
застывать на разных глубинах, образуя интрузивные тела различ-
ного размера. Каждый интрузив имеет две зоны контактов —
внутреннюю и внешнюю.
Вулканические процессы
Извержение вулкана всегда поражает мощью,
грозной, но великолепной картиной, при виде которой
понимаешь силу природных процессов. Вулканические
извержения могут приводить к катастрофическим по-
следствиям, нередко сопровождающимся большими че-
ловеческими жертвами. Достаточно вспомнить об извер-
жении вулкана Везувий в Италии в 79 г. н. э., уничто
жившем города Помпеи, Геркуланум и др.; о взрыве
вулкана Кракатау в 1883 г. в Зондском проливе между
островами Суматра и Ява, когда погибли 40 тыс. чело-
Вулканические продукты
149
век; об извержении вулкана Мон-Пеле на острове Марти-
ника в Малых Антильских островах в Карибском море.
При взрыве этого вулкана был уничтожен город Сен-
Пьер и мгновенно погибли 30 тыс. жителей. Этот список
можно было бы продолжить.
Так что же такое извержение вулкана?
Если жидкий магматический расплав достигает зем-
ной поверхности, происходит его извержение, характер
которого определяется составом расплава, его темпера-
турой, давлением, концентрацией летучих компонентов
и другими параметрами. Одна из самых важных причин
извержений магмы — ее дегазация, т. е. выделение га-
зов. Именно газы, заключенные в расплаве, служат тем
движителем, который вызывает извержение. В зависи-
мости от количества газов, их состава и температуры они
могут выделяться из магмы относительно спокойно, тог-
да происходит излияние, или эффузия, лавовых пото-
ков. Когда газы отделяются быстро, происходит мгно-
венное вскипание расплава, и магма разрывается расши-
ряющимися газовыми пузырьками, вызывающими
мощное взрывное извержение — эксплозию. Если маг-
ма вязкая, а температура ее невысока, то расплав мед-
ленно выжимается, выдавливается на поверхность, про-
исходит экструзия магмы.
Таким образом, способ и скорость отделения летучих
компонентов от магматических расплавов определяют
три главные формы их извержений: эффузивное, экс-
плозивное и экструзивное. Вулканические продукты
при извержениях бывают жидкими, твердыми и газо-
образными.
§ 25. Вулканические продукты
Газообразные, или летучие, продукты,
как было показано выше, играют решающую роль при
вулканических извержениях (рис. 4.6). Состав их весьма
сложен и изучен далеко не полностью из-за трудностей с
определением состава газовой фазы в магме, находящей-
ся глубоко под земной поверхностью. По данным пря-
150
Эндогенные геологические процессы
мых измерений, в различных действующих вулканах
среди летучих продуктов содержатся: водяной пар, ди-
оксид углерода (СО2), окись углерода (СО), азот (N2), ди-
оксид серы (SO2), оксид серы (SOg), газообразная сера (S),
водород (Н2), аммиак (NH3), хлористый водород (НС1),
фтористый водород (HF), сероводород (H2S), метан (СН4),
борная кислота (Н3ВО2), хлор (С1), аргон и др. Преобла-
дают же среди них Н2О и СО2. Присутствуют хлориды
щелочных металлов, а также железа. Даже в пределах
одного вулкана состав газов и их концентрация очень
сильно меняются от места к месту и во времени. Зависят
они и от температуры, и в самом общем виде от степени
дегазации мантии, т. е. от типа земной коры.
Жидкие вулканические продукты представлены
лавой (от итал. lava — мыть, стирать) — магмой, вы-
шедшей на поверхность и уже сильно дегазированной.
Раньше лавой называли грязевые потоки. Главные свой-
ства лавы — химический состав, вязкость, температура,
Рис. 4.6. Юг полуострова Камчатка. Выделение вулканического
пара на Паужетке
Вулканические продукты
151
содержание летучих компонентов — определяют харак-
тер эффузивных извержений, форму и протяженность
лавовых потоков. Шире всего распространены основ-
ные — базальтовые — лавы. В настоящее время наибо-
лее крупные объемы единовременно излившихся лав
также принадлежат к базальтовым. Так, при изверже-
нии вулкана Лаки в Исландии в 1783 г. объем излив-
шихся базальтов составил 12 км3, что привело к гибели
100 тыс. человек. Базальтовые лавы при выходе на по-
верхность имеют высокую, до 1100—1200 °C, температу-
ру и малую (104 Па • с) вязкость. Такие жидкие лавы те-
кут со скоростью до 60 км/ч, образуя при небольших ук-
лонах лавовые реки. Если рельеф слабо расчлененный,
то жидкие базальты образуют обширные покровы.
Остывающие базальтовые лавы, первоначально на-
гретые до +1100 °C, могут продолжать течь даже при
температуре +700 °C. На таких подвижных базальтовых
лавах быстро образуется корка мощностью в десятки
Рис. 4.7. Полуостров Камчатка. Лава канатная, или пахоэхоэ
152
Эндогенные геологические процессы
сантиметров, под которой еще долгое время лава остает-
ся раскаленной. Поверхность базальтовых лавовых пото-
ков нередко имеет вид причудливо изгибающихся толс-
тых «канатов». Такие лавы называют канатными или
пахоэхоэ (рис. 4.7). Ниже сморщенной в «канаты» по-
верхности потока часто возникают полости, трубы и тун-
нели, с потолков которых свисают лавовые «сосульки».
Для более вязких лав характерна глыбовая поверхность,
называемая аа-лавой, которая состоит из остроуголь-
ных, часто с шипами и отростками обломков, являю-
щихся раздробленной остывшей коркой.
Базальты, изливающиеся в подводных условиях, об-
разуют подушечные лавы, или пиллоу-лавы, размер
«подушек» которых достигает нескольких метров (рис.
4.8). В разрезе «подушек» отчетливо видны внешняя,
быстро застывшая стекловатая корка и более раскрис-
таллизованное внутреннее ядро, нередко имеющее ради-
альную отдельность. Промежутки между лавовыми «по-
душками» заполнены либо осадочным материалом, либо
продуктами разрушения лав — мелкими стекловатыми
обломками. Пиллоу-лавы извергаются в настоящее вре-
мя в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов.
Нередко поверхность лавового потока, изливающего-
ся в океане, море, озере или во льдах, очень быстро ох
4
\
Рис. 4.8. Строение подушечных лав: 1 — стекловатая корочка
2 — раскристаллизованная внутренняя часть «подушек»; 3 —
шалокластиты; 4 — трещины в «подушках», заполненные
гиалокластитами
Вулканические продукты
153
лаждается, превращаясь в вулканическое стекло, кото-
рое, растрескиваясь в воде, образует массу пластинча-
тых осколков стекла. Подобные потоки называют
гиалокластитами. В Исландии лавы, проходя подо
льдом, формировали потоки гиалокластитов в десятки
километров длиной.
Более кислые, вязкие и низкотемпературные лавы —
андезиты, дациты, риолиты — образуют сравнительно
короткие и мощные потоки, обладающие вполне законо-
мерным строением. Лавовый поток, быстро остывая с по-
верхности, покрывается коркой с глыбами. Эта корка,
достигая фронтальной части потока, обрушивается вниз,
формируя раскаленную осыпь, на которую лавовый по-
ток накатывается, как гусеница танка. Так образуется
лавобрекчия в подошве и в кровле потока. Средняя
часть лавового потока остывает гораздо медленнее, и в
ней, благодаря сокращению объема, возникают трещи-
ны растяжения, растущие как от подошвы вверх, так и
от кровли вниз. Ведущей силой здесь является термо-
напряжение. Когда температура падает настолько, что
возникающие термонапряжения начинают превышать
прочность породы, она разрывается на некотором рас-
стоянии, так как далее температура еще будет слишком
высока. Так трещины продвигаются прерывисто снизу
вверх и сверху вниз, встречаясь в середине потока. Обра-
зуется столбчатая отдельность, всегда располагаю-
щаяся перпендикулярно поверхности охлаждения, т. е.
рельефу подошвы потока или стенкам дайки (рис. 4.9).
Расположение столбов позволяет реконструировать
Древний рельеф, на который изливались лавы.
Твердые и частично первоначально жидкие вулка-
нические продукты, имеющие различные формы и
Размеры, образуются во время эксплозивных — взрыв-
ных — извержений. В зависимости от силы газовых
Взрывов и состояния вулканического материала — жид-
кого или твердого — происходит либо разбрызгивание
Р&сплава, либо его разрыв и распыление на значитель-
ном пространстве.
154 Эндогенное геологические процессы
Трещины растут сверху вниз
и снизу вверх
Рис. 4.9. Строение лавового по-
тока: а — поток во время дви-
жения; б — поток после осты-
вания и прекращения движе-
ния; 1 — аа-лава, глыбовая
корка; 2 — лава внутренней
части потока; 3 — лавобрек-
чия в подошве потока; 4 —
скатывание застывших глыб
с фронтальной части потока;
5 — столбчатая отдельность;
6 — субстрат
При слабых взрывах
по краям кратера образу-
ются скопления спекших-
ся «лепешек» и «капель»
из расплескиваемой ла-
вы. Такие конусы назы-
вают капельными, а по-
роды — агглютпината
ми. При сильных взрывах
раскаленные, еще жидкие
лавы выбрасываются в
воздух по параболиче-
ским траекториям на де-
сятки и сотни метров.
Закручиваясь в воздухе
и остывая, они падают на
склоны вулкана, приоб-
ретая грушевидную или
крученую форму. При
размерах в несколько сан-
тиметров и более их на-
зывают вулканическими
бомбами (см. рис. 4.2 на
цветной вклейке). Часто
куски лавы, застывая в
воздухе, превращаются в
стекловатые шлаки, кото-
рые, падая на землю, так-
же спекаются в плотную
массу. Во время взрывов
газовая струя захватывает
уже ранее затвердевши6
вулканические породы,
образуя бомбы, несущие
на поверхности следы растрескивания и оплавления-
Иногда жидкая центральная часть бомбы раздувается,
на ее поверхности появляются трещины, и тогда она ста*
новится похожей на хлебную корку. Крупные угловаты6
бомбы такого материала достигают нескольких десятков
Вулканические продукты
155
сантиметров в диаметре. Скопление вулканических бомб
обычно называют агломератом.
Если выброшенный вулканический материал имеет
размер 1—5 см, то его называют лапиллями (от лат.
lapillus — камешек), более же мелкий — вулканиче
ским песком, пеплом и пылью. Последняя разносится
на тысячи километров. Так, при грандиозном взрыве
вулкана Кракатау в 1883 г. тончайшая пыль обошла в
верхних слоях атмосферы весь земной шар, вызвав обра-
зование серебристых облаков.
Мощные взрывы, дробящие уже отвердевшие вулка-
нические породы и распыляющие жидкую лаву, выбра-
сывают в воздух не только бомбы и обломочки стекла, но
и кристаллы минералов, их обломки. Такие мелкообло-
мочные вулканические породы, состоящие из ювениль-
ного (т. е. принадлежащего магме данного извержения)
и резургентного (раздробленные породы вулкана) мате-
риала, называют туфами (рис. 4.10), размер обломков
•с. 4.10. Полуостров Камчатка. Ичинский вулкан. Толща вулка-
нических туфов
156
Эндогенные геологические процессы
которых не превышает 2 мм. В настоящее время для
всех рыхлых продуктов вулканических извержений ис-
пользуют термин тефра.
Вопросы
J. Что представляет собой процесс извержения вулкана?
2. Какие химические соединения содержатся в газообразных
продуктах извержений?
3. В чем заключаются отличия в строении поверхности лаво-
вых потоков основных (базальтовых), средних и кислых
(андезитовых и риолитовых) по составу?
4. Как образуется лавобрекчия в основании и на поверхности
лавового потока?
5. Какие бывают вулканические бомбы?
6. Что представляют собой вулканические пеплы и туфы?
§ 26. Типы вулканических построек
В общем виде вулканы подразделяют на ли-
нейные и центральные, однако это деление в извест-
ной мере условно, так как большинство вулканов так
или иначе приурочено к линейным тектоническим нару-
шениям в земной коре.
Линейные вулканы, или вулканы трещинного
типа, обладают протяженными подводящими канала-
ми, связанными с глубокими расколами. Как правило,
из таких трещин изливается базальтовая жидкая маг-
ма, которая, растекаясь в стороны, образует крупные
лавовые покровы. Вдоль трещин возникают пологие
валы разбрызгивания, широкие плоские конусы, ла-
вовые поля. Часто трещины возникают параллельно
друг другу.
В случае магмы более кислого состава образуются ли-
нейные экструзивные валы и массивы, сложенные
выжатой лавой. Когда происходят взрывные изверже-
ния, то могут возникать эксплозивные рвы протяжен-
ностью в десятки километров.
Вулканы центрального типа имеют централь-
ный подводящий трубообразный канал, или жерло, ве-
Типы вулканических построек
157
дущий от магматического очага к поверхности. Жерло
оканчивается расширением, называемым кратером,
который по мере роста вулканической постройки пере-
мещается вверх (см. рис. 4.3 на цветной вклейке). В ре-
зультате каждого извержения кратер меняет форму и
размеры. У вулкана центрального типа кроме главного
кратера могут быть и побочные, или паразитические,
расположенные эксцентрично на его склонах и приуро-
ченные к кольцевым или радиальным трещинам. Неред-
ко в кратерах располагаются озера жидкой лавы. Иног-
да, когда лава обладает высокой вязкостью, в кратерах
растут купола выжимания, закупоривающие жерла,
подобно пробке, что приводит к сильнейшим взрывным
извержениям, так как давление газов вышибает эту
пробку из жерла.
Форма вулканов центрального типа зависит от соста-
ва и вязкости магмы (см. рис. 4.4 на цветной вклейке).
?Ис- 4.11. Схема строения стратовулкана: / — кальдера на вер-
шине; 2 — вершинный конус; 3 — побочные лавовые вулканы;
— экструзивный конус на склоне; 5 — основной конус вулкана
с Чередованием лавовых потоков и туфовых покровов; 6 — более
Ранние кислые туфы в вулканотектонической впадине; 7 — пе-
риферический магматический очаг
158
Эндогенцые геологические процессы
Горячие и легкоподвижные базальтовые магмы создают
обширные и плоские щитовые вулканы, как, напри-
мер, Мауна-Лоа на Гавайских островах. Если вулкан пе-
риодически извергает то лаву, то пирокластические про-
дукты, возникает конусовидная слоистая постройка, на-
зываемая стратовулканом (рис. 4.11). Идеальный
конус стратовулкана имеет у кратера углы наклона в
40°, а у подножия — 30°, профиль его слегка вогнут.
Склоны стратовулканов часто покрыты глубокими ради-
альными оврагами, называемыми барранкосами (см.
рис. 4.5 на цветной вклейке). Вулканы центрального ти-
па могут быть либо чисто лавовыми, либо образованны-
ми только рыхлыми вулканическими продуктами (шла-
ками, туфами и др.), либо смешанными, т. е. стратовул-
канами.
Различают моногенные и полигонные вулканы.
Первые возникли в результате одноактного извержения,
вторые — многократных извержений (рис. 4.12). Вяз-
кая, кислая, низкотемпературная магма, медленно
выдавливаясь из жерла, образует экструзивные купо-
ла. В случае очень высокой вязкости могут сформиро-
ваться выжатые «обелиски» или «иглы», подобно воз-
никшей в 1902 г. игле вулкана Мон-Пеле на острове
Мартиника в Малой Антильской островной дуге.
В случае чисто газовых
взрывов, пробивающих се-
бе дорогу через осадочные
или какие-нибудь другие
породы, формируются во-
ронки — маары, запол-
няющиеся впоследствии
водой. Брекчия взрыва в
таких жерлах может вооб-
ще не содержать вулкани-
ческого материала и состо-
ять только из обломков
вмещающих жерло пород-
Отрицательные формЫ
рельефа, связанные с вУ-В'
Рис. 4J2. Полуостров Камчатка.
Вулкан Кроноцкая Сопка — по-
лигенный стратовулкан
Типы, вулканических построек
159
канами центрального типа, представлены кальдерами
(от йен. caldera — большой котел) — крупными прова-
лами округлой формы диаметром в несколько километ-
ров. Различают кальдеры, обусловленные мощными экс-
плозивными извержениями, и кальдеры, возникновение
которых связано с излиянием больших объемов базаль-
товой магмы. В первом случае обрушение вершинной
части вулкана происходит из-за разрушения ее взрывом
или дренажа подводящего канала. Такая кальдера мо-
жет возникнуть и без вулканического конуса, например
при извержениях пемзы, туфов и пеплов по трещинам.
Во втором случае кальдера возникает в результате отто-
ка базальтовой магмы из периферических близповерхно-
стных очагов и подводящих каналов.
Кроме кальдер, существуют и крупные отрицатель-
ные формы рельефа, связанные с прогибанием под
действием веса извергнувшегося вулканического мате-
риала и с дефицитом давления на глубине, возникшим
при разгрузке магматического очага. Такие структу-
ры называют вулканотектоническими впадинами,
депрессиями, грабенами. Они могут иметь различную
форму, диаметр в десятки километров и глубину 1—
3 км. Вулканотектонические впадины распространены
очень широко и часто сопровождают образование
мощных толщ игнимбритов (от лат. ignis — огонь, im-
Ъег — ливень) — своеобразных кислых вулканических
пород, которые бывают как лавовыми, так и образован-
ными спекшимися, или сваренными, пеплами и туфа-
ми. Для них характерны линзовидные обособления
стекла, пемзы, лавы, называемые фъямме, что в пе-
реводе с итальянского означает «пламя свечи», и туфо-
вая или туфовидная структура основной массы. Как
Правило, крупные объемы игнимбритов связаны с не-
глубоко залегающими магматическими очагами, сфор-
мировавшимися в результате плавления и магматиче-
ского замещения вмещающих пород. Быстрая разгруз-
ка таких очагов, вызывающая бурные извержения,
И приводит к просадке обширных территорий.
160
Эндогенные геологические процессы
Вопросы
1. В чем заключается отличие вулканов линейного и цент-
рального типов?
2. Как построен стратовулкан?
3. Как образуются кальдеры?
4. Что представляют собой игнимбриты?
§27. Типы вулканических извержений
Жидкие, твердые и газообразные вулканиче-
ские продукты, а также формы вулканических построек
образуются в результате извержений различного типа,
обусловленных химическим составом магмы, ее газона-
сыщенностью, температурой и вязкостью. Существуют
различные классификации вулканических извержений,
которые тем не менее выделяют общие для всех них
типы.
Гавайский тип извержений характеризуется вы-
бросами очень жидкой, высокоподвижной базальтовой
лавы, потоки которой формируют огромные плоские щи-
товые вулканы. Пирокластический материал практи-
чески отсутствует, часто образуются лавовые озера, ко-
торые, фонтанируя на высоту в сотни метров, выбрасы-
вают жидкие куски лавы типа «лепешек», создающие
валы и конусы разбрызгивания. Лавовые потоки неболь-
шой мощности растекаются на десятки километров.
Стромболианский тип (от вулкана Стромболи на
Липарских островах к северу от Сицилии) извержений
связан с более вязкой основной лавой, которую выбрасы-
вают разные по силе взрывы из жерла, образуя сравни-
тельно короткие и более мощные потоки. При взрывах
формируются шлаковые конусы и шлейфы крученых
вулканических бомб. Вулкан Стромболи регулярно вы-
брасывает в воздух «заряд» бомб и кусков раскаленного
шлака.
Плинианский тип (вулканический, везувиан-
ский) получил свое название по имени римского ученого
Плиния Старшего, погибшего при извержении Везувия
в 79 г. н. э., уничтожившего три больших города — Гер-
Типы вулканических извержений
161
куланум, Стабию и Помпеи. Характерная особенность
извержений этого типа — мощные, нередко внезапные
взрывы, сопровождающиеся выбросами огромного коли-
чества тефры, образующей пепловые и пемзовые потоки.
Именно под высокотемпературной тефрой были погребе-
ны Помпеи и Стабия, а Геркуланум был завален грязека-
менными потоками — лахарами. В результате мощных
взрывов близповерхностная магматическая камера опус-
тела, вершинная часть Везувия обрушилась и образова-
лась кальдера, в которой через 100 лет вырос новый вул-
канический конус — современный Везувий. Плиниан-
ские извержения весьма опасны и происходят внезапно,
часто без всякой предварительной подготовки. К этому
же типу относится грандиозный взрыв в 1883 г. вулкана
Кракатау в Зондском проливе между островами Суматра
и Ява, звук от которого был слышен на расстоянии до
5 тыс. км, а вулканический пепел достиг почти стокило-
метровой высоты. Извержение сопровождалось возник-
новением огромных (25—40 м) волн в океане — цунами,
от которых в прибрежных районах погибли около
40 тыс. человек. На месте группы островов Кракатау об-
разовалась гигантская кальдера.
Пелейский тип извержений характеризуется обра-
зованием грандиозных раскаленных лавин или паля-
щих туч, а также ростом экструзивных куполов чрез-
вычайно вязкой лавы. Свое название этот тип получил
от вулкана Мон-Пеле на острове Мартиника в группе Ма-
лых Антильских островов, где 8 мая 1902 г. взрывом бы-
ла снесена вершина дремавшего до этого вулкана. Вы-
рвавшаяся из жерла тяжелая раскаленная туча гигант-
ских размеров в мгновение ока уничтожила город Сен-
Пьер с 30 тыс. жителей. Палящая туча состояла из взве-
си в горячем воздухе раскаленных обломков пепла, пем-
зы, кристаллов, вулканических пород. Обладая высокой
Плотностью, эта масса, как лавина, с огромной скоро-
стью устремилась вниз по склону вулкана. После извер-
жения из жерла начала выдвигаться экструзивная «иг-
ла» вязкой магмы, которая, достигнув высоты в 300 м,
скоро разрушилась.
®' 453 Короновский
162
Эндогенные геологические процессы
Извержение такого же типа произошло 30 марта
1956 г. на Камчатке, где грандиозным взрывом была
уничтожена вершина вулкана Безымянный. Пепловая
туча поднялась на высоту 40 км, а по склонам вулкана
сошли раскаленные лавины, оставив после себя плащи
пепла и пемзовых лапиллей, которые, растопив обиль-
ные снега, дали начало мощным грязевым потокам. Вы-
сокая подвижность палящих туч достигается благодаря
выделению газов из раскаленных частиц, которые под-
держиваются давлением газа, подобно кораблю на воз-
душной подушке.
Газовый тип извержений, при котором в воздух вы-
брасываются лишь обломки уже твердых, более древних
пород, либо обусловлен выбросами магматических газов,
либо связан с перегретыми грунтовыми водами. В послед-
нем случае извержения называют фреатическими.
Извержения пепловых потоков были широко
распространены в недавнем геологическом прошлом, но
в классическом виде не наблюдались человеком. В ка-
кой-то мере такие извержения должны напоминать па-
лящие тучи или раскаленные лавины. В любом случае
на поверхность поступает магматический расплав, кото-
рый, вскипая, подобно молоку, разрывается, и раскален-
ные лапилли пемзы, обломочки стекла, минералов,
окруженные раскаленной же газовой оболочкой, с ог-
ромной скоростью движутся по минимальным уклонам.
По существу, это своеобразный высокотемпературный
«аэрозоль». Возможным примером подобных изверже-
ний могло быть извержение в 1912 г. в районе вулкана
Катмай на Аляске, когда из многочисленных трещин-
ных жерл излился пепловый поток мощностью около
300 м, распространившийся примерно на 25 км вниз по
долине. В центральной части потока частицы оказались
слабо сваренными, а из потока долгое время поднимался
пар, за что долина и получила название «Десяти тысяч
дымов». Важно подчеркнуть, что объем пепловых пото-
ков может достигать десятков и сотен кубических ки-
лометров, что говорит о быстром опорожнении очагов
с кислым расплавом.
Поствулканические процессы
163
Вопросы
1. Какие существуют типы вулканических извержений?
2. Приведите пример извержения плинианского типа.
3. Что характерно для пелейского типа извержений?
4. Что представляют собой пепловые потоки?
§28. Поствулканические процессы
После извержений, когда активность вулкана
либо прекращается навсегда, либо он только «дремлет»
в течение тысяч лет, на самом вулкане и в его окрест-
ностях сохраняются так называемые поствулканиче-
ские процессы, связанные с остыванием магматическо-
го очага.
Выходы вулканических газов на поверхность называ-
ют фумаролами (от итал. fumare — дымиться). Очень
часто фумаролы приурочены к радиальным и кольцевым
трещинам на вулканах. Фумарольные газы связаны как с
первичными эманациями (истечениями) из магматиче-
ского расплава, так и с нагреванием грунтовых вод и пре-
вращением их в пар. Фумаролы подразделяют на сухие
высокотемпературные', кислые-, щелочно-нашатыр-
ные-, сернистые, или сероводородные, — сольфатары
(от итал. sulfur — сера); углекислые мофеты (от итал.
mofetta — место зловонных испарений). Знаменитые фу-
маролы вулкана Сольфатара около Неаполя действуют
уже тысячи лет без изменения. Мофеты, располагающие-
ся в котловинах, опасны для жизни, так как газ СО2, буду-
чи тяжелее воздуха, скапливается в их придонной части,
что может служить причиной гибели людей и животных.
Горячие источники, или термы, широко распрост-
ранены в областях современного и новейшего (плиоцен-
Четвертичного) вулканизма. Однако не все термы связа-
ны с вулканами, так как с глубиной температура увели-
чивается, в районах с повышенным геотермическим гра-
диентом циркулирующая атмосферная вода нагревается
До высоких температур. Горячие источники вулканиче-
ских областей, например в Йеллоустонском парке США,
В Италии, Новой Зеландии, на Камчатке, на Кавказе,
164
Эндогенные геологические процессы
Рис. 4.13. Полуостров Камчат-
ка. Кипящая грязь в районе
Паужетки
обладают изменчивым со-
ставом воды и разной
температурой, поскольку
грунтовые воды смешива-
ются в разной пропорции
с вулканическими газами
и по-разному реагируют
с вмещающими породами,
через которые они проса-
чиваются на глубину. Во-
ды терм бывают натриево-
хлоридными, кислыми
сулъфатно - хлоридными,
кислыми сульфатными,
натриево- и кальциево
бикарбонатными и др.
Нередко в термальных во-
дах содержится много ра-
диоактивных веществ, в
частности радона. Горячие
воды изменяют окружаю-
щие породы, откладывая в
них окислы и сульфиды железа и изменяя их до глины,
превращающейся в кипящую грязь, как, например, в
районе Паужетки на Камчатке, где известны многочис-
ленные булькающие «котлы» с красноватой грязью и
температурой около +100 °C (рис. 4.13). Часто вокруг
термальных источников накапливаются отложения
кремниевой накипи травертина, а если воды содержат
карбонат кальция, то откладывается известковый туф
Гейзеры — это горячие источники, вода которых пе-
риодически фонтанирует, причем выбрасывается вверх
на десятки метров. Свое название такие источники полу-
чили от Великого Гейзера в Исландии, струя которого
200 лет назад била вверх на 60 м каждые полчаса. Неко-
торые гейзеры, несомненно, связаны с вулканическими
районами, например в Исландии, на Камчатке, в Индо-
незии, Кордильерах Северной Америки, Японии и дрУ'
гих местах. Высота фонтана и температура воды к0
Поствулканические процессы
165
выходе у гейзеров сильно разли-
чаются, но последняя обычно ко-
леблется в пределах от +75 до
+100 °C. Характерная черта гей-
зеров — их короткая жизнь. Час-
то они «умирают» из-за обвалов
стенок канала, понижения уровня
грунтовых вод и т. д. Наиболее
грандиозным гейзером был Уай-
мангу (что значит «Крылатая во-
да») в Новой Зеландии, существо-
вавший всего пять лет и выбрасы-
вавший мощный фонтан почти на
по л километра вверх. Интервалы
между извержениями у гейзеров
варьируют от нескольких минут
до многих часов и дней. Большое
количество растворенных веществ
в горячей воде гейзеров отклады-
вается вокруг их устья, образуя
скопления гейзеритов.
Каким образом действует гей-
зер? Наиболее правдоподобная ги-
потеза механизма его функциони-
рования предполагает, что в тру-
бообразном канале, заполненном
водой, нижняя часть ее столба на-
гревается выше точки кипения.
Однако масса столба воды пред-
отвращает вскипание. Наконец
Кипение все же начинается в ка-
Ком-то месте, и расширяющиеся
Пузыри выталкивают часть воды,
что сразу же вызывает падение
Давления внизу столба воды и
Мгновенно начинается бурное ки-
пение. Процесс идет лавинообраз-
но» пока вся вода не превратится в
Пар и он не вытолкнет вверх всю
Уровень
воды
Пузырьки
собираются
Горячая
вода
узком
месте
3
Пузыри
выталкивают
воду вверх,
и она начинает
переливаться
I > через край
Рис. 4.14. Схема дейст-
вия гейзера
166
Эндогенные геологические процессы
горячую воду (рис. 4.14). Затем канал вновь наполнится
водой, она нагреется, и процесс начнется сначала.
Развитие геотермальной энергетики — важная сто-
рона использования вулканического тепла. Электро
станции, работающие на естественном перегретом паре,
действуют в Италии (Лардерелло в Тоскане), Исландии
(около Рейкьявика), в США (в Калифорнии), в Новой
Зеландии (на Северном острове), в России (в районе Па-
ужетки на Южной Камчатке) и т. д. Сочетание благо-
приятных для выработки электроэнергии условий —
высокое давление пара, температура выше точки кипе-
ния воды, большой ее приток — встречается не так уж
часто. Проблемы возникают и из-за очень быстрой кор-
розии металлических труб агрессивными горячими во-
дами, которые к тому же откладывают на стенках труб
карбонат кальция и кремнезем, закупоривая их. Горя-
чие воды используют для обогрева жилищ, парников
и теплиц.
Вопросы
I. Чем фумаролы отличаются от сольфатар и мофет?
2. Какие бывают горячие источники? Как они образуются?
3. Как действует гейзер?
4, Как и где можно использовать геотермальную энергию?
§29. Географическое распространение
современных вулканов и проблема
магматических очагов
В настоящее время известно около 500 дейст-
вующих вулканов, большая часть которых располагает-
ся на окраинах континентов и в островных дугах. За-
регистрированные подводные извержения составляют
лишь несколько процентов от общего числа действую-
щих вулканов. Когда мы говорим о современных актив-
ных вулканах, нужно помнить, что не всегда можно точ-
но сказать, окончательно ли потух тот или иной вулкан.
Известны случаи, когда тысячелетиями молчавший вул-
кан вдруг оживал.
Географическое распространение современных
вулканов и проблема магматических очагов
167
Какова же география действующих вулканов? Самое
большое их количество находится на периферии Тихого
океана, образуя так называемое «огненное кольцо», ко-
торое приурочено к активным континентальным
окраинам. Прежде всего это островные дуги, североаме-
риканские и южноамериканские Кордильеры, структу-
ры, отделенные от океана глубоководными желобами.
Во всех этих местах от желобов в сторону континентов
прослеживаются наклонные зоны, в пределах которых
расположены очаги многочисленных землетрясений, до-
стигающие глубин в 600—700 км. Такие зоны называют
сейсмофокалъными. Они носят имя Беньоффа, внесше-
го большой вклад в их выделение, хотя открыты они бы-
ли еще в 20-х гг. XX в. японским ученым Вадати. Со-
гласно наиболее распространенным в настоящее время
тектоническим представлениям, воплощенным в теории
литосферных плит, активные континентальные окраи-
ны, включающие в себя островные дуги, — это места
погружения океанской литосферы под континенталь-
ную, зоны субдукции. В них происходит взаимодейст-
вие литосферных плит и, как следствие, — землетрясе-
ния и вулканизм. Во всем Тихоокеанском «огненном
кольце» насчитывается около 370 действующих вулка-
нов, извергающих магму известково-щелочной серии,
среди которой широко распространены андезиты (см.
рис. 4.6 на цветной вклейке).
Второй тип областей, в которых известны активные
вулканы, — это океанические пространства, где
вулканизм проявляется внутри плит. Так, в Атлантиче-
ском океане известны вулканы на Канарских островах и
островах Зеленого Мыса, в Индийском — на островах
Реюньон, Кергелен, Коморских; в Тихом — на островах
Гавайских, Галапагос, Хуан-Фернандес и др. Некоторые
из этих вулканов связаны с так называемыми «горячи-
ми точками», т. е. с узкими пучками интенсивного
теплового потока и магмогенерации. Литосферная пли-
та, проходя над такой «точкой», как бы проплавляется,
И возникает цепочка вулканических островов, все более
[Цревних по мере удаления от «горячей точки». Магма
168
Эндогенные геологические процессы
Рис. 4.15. Полуостров Камчатка
1 октября 1994 г. Извержение
вулкана Ключевская Сопка
внутриплитных вулканов преимущественно базальтовая
с повышенной щелочностью.
Третий тип областей современного активного вулка-
низма — это океанические рифтовые зоны, распола-
гающиеся в осевой части срединно-океанических хреб-
тов. Например, в Атлантическом океане к ним приуроче-
ны вулканы Исландии, островов Азорских и Тристан-да-
Кунья, острова Ян-Майен.
Четвертый тип областей связан с континенталъны
ми рифами в пределах Восточной, Центральной и За-
падной Африки. Здесь располагаются такие известные
вулканы, как Килиманджаро, Ол-Донью-Ленгаи, Ни-
рагонго, Ньямлагира, Камерун и др., извергающие вы-
сокощелочную магму. Следует отметить также дейст-
вующие вулканы Средиземноморья (Этна в Сицилии,
вулканы Липарских островов, Везувий на Апеннинском
полуострове, вулканы Кикладской дуги в Эгейском мо-
ре), несколько совсем молодых, возможно, еще не потух-
ших окончательно, вулканов Малой Азии, Кавказа, Ира-
на. Их магмы гораздо бо-
лее разнообразные, кис-
лые, щелочные, но текто-
нический контроль не вез-
де ясен, хотя местами
фиксируются глубокофо-
кусные землетрясения.
На территории России
действующие вулканы —
51 — расположены в пре-
делах активной конти-
нентальной окраины на
Камчатке (см. рис. 4.7 на
цветной вклейке) и Ку-
рильских островах. В на-
ши дни извергаются вул-
каны Ключевская Сопка
(рис. 4.15) и Шивелуч»
а в 1975 г. вулканологи
очень точно предсказали
Географическое распространение современных
вулканов и проблема магматических очагов 169
начало базальтовых извержений в районе вулкана Пло-
ский Толбачик, когда возникло четыре новых шлаковых
конуса, а объем вулканических продуктов превысил 2 км3.
Вопросы
I. К каким геологическим структурам приурочена основная
масса действующих вулканов?
2. Где располагаются действующие вулканы в России?
—ВЫВОДЫ -----------------------------------------------
Выход магмы на поверхность под действием давления газов на-
зывают извержением, которое бывает эффузивным (лава), экс-
плозивным (туфы, пепел) и экструзивным (выжимание вязкой
магмы). Строение лавовых потоков зависит от состав магмы, ее
температуры и количества в ней газов. Продукты извержения
вулканов бывают жидкими (лавы), твердыми (бомбы, туф, пепел)
и газообразными.
Вулканы подразделяют на линейные и центрального типа, а их
форма зависит от состава и вязкости магмы. Обрушение вулка-
нических построек приводит к образованию кальдер. Типы вулка-
нических извержений определяются составом, температурой, га-
зонасыщенностью и вязкостью магмы. Особый тип извержений
составляют пепловые потоки. Поствулканические процессы выра-
жены выходами газов, горячих источников и образованием гейзе-
ров. Вулканы приурочены к активным континентальным окраинам
и к зонам столкновения литосферных плит.
ГИБЕЛЬ АТЛАНТИДЫ
Где находилось загадочное государство-город Ат-
лантида, описанное древнегреческим мыслителем Платоном в
его знаменитых диалогах «Тимей» и «Критий»? Об Атлантиде
Написаны десятки книг, но среди исследователей так и нет еди-
ного мнения. А между тем небольшой остров (вернее, группа
островков) Санторин, расположенный в Эгейском море всего в
100 км к северу от острова Крит, вполне может быть прообра-
зом далекой Атлантиды.
170
Эндогенные геологические процессы
В первой половине XX в. греческий археолог Спиридон Ма-
ринатос, производя раскопки древнего порта Амнисс вблизи
Кносса, резиденции царя Миноса, обнаружил обломки пемзы,
которые могли попасть сюда только издалека. На острове Сан-
торин Маринатос раскопал целый город — Акротири, погре-
бенный под мощной пемзовой толщей. Изучение острова пока-
зало, что он представляет собой остатки вулкана, на месте ко-
торого образовалась глубокая, до 500 м, чаша, или кальдера.
Сохранились лишь краевые части вулкана — острова Фера,
Тирасия, Аспрониси, а в центре кальдеры выросли новые вулка-
ны — Палео-Камени и Нео-Камени, последнее извержение кото-
рого было в 1957 г.
Что же произошло на острове, который раньше назывался
Стронгили, что значит «круглый»? Примерно в 1520 г. до н. э.
на острове была колония Критского, или Минойского, государ-
ства. В Акротири тогда было несколько десятков тысяч жителей.
Произошедшие сильные землетрясения заставили их срочно по-
кинуть остров, забрав с собой лишь наиблее ценные вещи.
Затем разразилось сильнейшее эксплозивное, т. е. взрыв-
ное, извержение, во время которого было выброшено огромное
количество пемзы, остатки плаща которой сейчас имеют мощ-
ность до 100 м. Эта пемза явилась результатом вскипания маг-
мы в очаге, располагавшемся вблизи поверхности. Когда боль-
шой объем магмы удалился из магматического очага, вулкан
обрушился, как бы провалился, и возникла кальдера — котел.
Пемза засыпала не только склоны вулкана, но и все Восточное
Средиземноморье, включая остров Крит. Волны цунами разру-
шили портовые сооружения Амнисса и другие прибрежные го-
рода. Эта катастрофа привела к исчезновению древнейшей ми-
нойской цивилизации. Не исключено, что и легендарную Атлан-
тиду, о которой упоминал Платон, следует искать в Эгейском
море и соотносить предание о гибели атлантов с катастрофиче-
ским извержением на острове Санторин.
КАТАСТРОФА НА ВУЛКАНЕ
Небольшой вулканический островок Кракатау, рас-
положенный в Зондском проливе, между островами Ява и Су-
матра, в 10 ч 20 мин утра 27 августа 1883 г. был уничтожен
колоссальным по мощности взрывом, который слышали даЖе
Географическое распространение современных
вулканов и проблема магматических очагов
171
на расстоянии более 4 тыс. км. Выброшенные высоко в воздух
вулканические обломки, пепел, туфы, объем которых составлял
почти 20 км3, образовали гигантское углубление, взрывной
кратер, куда немедленно устремилась вода. Потом, заполнив
воронку и поднявшись на десятки метров вверх огромным водя-
ным грибом, вода устремилась во все стороны от воронки в ви-
де гигантских волн — цунами, которые, обрушившись на низкие
побережья окружающих островов, смели там все города и се-
ления.
Вулканический пепел — частицы вулканического стекла раз-
мером в доли миллиметра — поднялся выше стратосферы, и
этим пеплом была покрыта территория площадью более
800 тыс. км2. Пепловые облака почти три года кочевали под
действием струйных воздушных течений, уменьшая солнечную
радиацию, что, в свою очередь, вызвало всеобщее похолодание
климата. Пепловые облака окрашивали свет солнца и луны
в необычные цвета — зеленый, красный, перламутровый.
ИЗВЕРЖЕНИЕ ВУЛКАНА ПИНАТУБО
на Филиппинах в 1991 г. -
САМОЕ СИЛЬНОЕ ЗА ПОСЛЕДНИЕ 100 ЛЕТ
В апреле 1991 г. из трещин на вулкане Пинатубо
стали выделяться струи пара, и геологи предсказали скорое из-
вержение.
В июне произошли взрывные извержения, сопровождавшиеся
пепловыми потоками и тучами пепла. Сразу же из окрестнос-
тей вулкана были эвакуированы около 80 тыс. жителей и вся
авиационная база США Кларк, впоследствии полностью погре-
бенная под пеплом. 15 июня вулкан сотрясался от чудовищных
взрывов, выбросивших колоссальное количество пепла, а по
склонам вулкана сошли пепловые потоки. Тучи пепла спровоци-
ровали сильнейшие ливни, в которых пепел, смешиваясь с во-
дой, дал начало грязевым потокам — селям, вызвавшим гибель
S3 человек. Общий объем выброшенного при взрывах вулкани-
ческого материала был оценен в 5 км3. Тонкий вулканический
пепел достиг высоты 10—15 км, и по всему земному шару в
Экваториальной полосе наблюдались «цветные» закаты и восхо-
ДЬ| солнца. В течение двух лет после извержения среднегодовая
172 Эндогенные геологические процессы
температура понизилась на 5 °C, так как пепел препятствовал
солнечной радиации. Так же резко в экваториальной зоне упа-
ло содержание озона, поскольку выбросы диоксида серы раз-
рушали его.
Во время извержения погибли 374 человека. Количество
жертв достигло бы десятков тысяч, если бы геологи не предска-
зали вовремя это катастрофическое извержение.
ОЗОН И ВУЛКАНЫ
Озон — молекула кислорода О3 — предохраняет все
живое от губительного ультрафиолетового излучения. Озоновый
слой, располагающийся в стратосфере на высотах 15—30 км,
очень тонок. Это не слой, а просто повышенная концентрация
молекул О3. Кроме разрушающих молекулы озона соединений
хлорфторуглерода — фреонов, — они могут разрушаться и при из-
вержениях вулканов. Так, после мощного взрывного извержения
вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 г. метеорологические
спутники показали, что в атмосфере увеличилось содержание
хлора и серы и одновременно уменьшилась концентрация озона.
ЛЕД И ОГОНЬ
На севере Атлантического океана располагается
остров Исландия, или Ледяная страна, названная так норвеж-
цем флоуки Вильгельдорссоном в 865 г., хотя этот остров по-
сещали еще гораздо раньше. В Исландии очень много дейст-
вующих вулканов, которые извергаются через определенный
промежуток времени — 30—50 лет. 29 марта 1947 г. произош-
ло мощное извержение вулкана Гекла, пепел от взрыва которо-
го достиг высоты 30 км и через несколько дней выпал в Эсто-
нии и Финляндии. Извержение базальтовых лав трещинного вул-
кана Лаки в 1783—1784 гг. было самым грандиозным в истории
Исландии. Лавовые потоки изливались из трещин длиной 25 км
и покрыли площадь в 600 км2, дав 13 км3 лавы.
Все крупные вулканы Исландии покрыты ледниками. Лава про-
бивается сквозь ледяной покров, лед тает, в нем образуются тун-
нели, из которых вода выносит огромные глыбы льда. Вот это
удивительное сочетание огня и льда, а кроме того, гейзеры, бью-
щие вверх на десятки метров, делают Исландию неповторимой.
Глава 5
Тектонические деформации
Осадки, формирующиеся в озерах, морях и
океанах, в большинстве случаев обладают первично го-
ризонтальным или почти горизонтальным залеганием.
Известны случаи и первично наклонного залегания их
слоев, например в дельтах, на крутых континентальных
склонах, в структурах бокового наращивания, когда
прогиб заполняется материалом, приносимым преиму-
щественно с одной стороны, в структурах облекания,
в случае подводного выступа.
Преобладающее первично горизонтальное залегание
слоев нередко нарушено тектоническими движениями,
причем формы нарушения бывают самыми разнообраз-
ными. В одних случаях слои горных пород испытали
лишь наклон и приобрели моноклинальное залегание.
В других случаях слои горных пород смяты, изогнуты,
причем изгиб их произошел без разрыва сплошности
слоев. Такие нарушения называют складчатыми, а их
отдельные формы — складками. Иногда слои разрыва-
ются, их сплошность теряется. Такие нарушения назы-
вают разрывными, а их формы — разрывами (см.
рис. 5.1 и 5.2 на цветной вклейке).
§ 30. Слои и взаимоотношения
слоистых толщ
Слоем называют геологическое тело, обладаю-
щее намного большей длиной, чем шириной, и огра-
ниченное сверху и снизу параллельными поверхностя-
ми. И в пространстве, и в плане слой обладает конечны-
ми размерами, но он может простираться на большие
174
Тектонические деформации
расстояния. Один слой отличается от другого составом,
цветом, размером зерен, характером слоистости, фауной
и т. д.
Верхнюю поверхность слоя называют кровлей, а
нижнюю — подошвой. Кратчайшее расстояние от кров-
ли до подошвы называют истинной мощностью слоя.
Таким образом, основными элементами слоя являются
подошва, кровля и мощность.
Слои образуются в процессе накопления осадков, и
формирование каждого иного вышележащего слоя свя-
зано с изменением условий осадконакопления. Чем вы-
ше расположен слой, тем он моложе. Слой не может
быть бесконечным, где-то он кончается, или, как гово-
рят, выклинивается. На его протяжении можно наблю-
дать изменение состава и цвета. Переходы от одного слоя
к другому могут быть очень резкими или постепенными.
Термин «пласт» является синонимом термина «слой»,
но используют его обычно по отношению к полезным ис-
копаемым: пласт каменного угля, пласт фосфоритов,
пласт горючих сланцев. Слои могут объединяться в пач-
ки и толщи.
Изучение характера слоистости состава слоя, размер-
ности слагающих его зерен, окраски помогает восстанав-
ливать условия осадконакопления. Так, залегание слоев
параллельно друг другу указывает на спокойный харак-
тер осадконакопления в условиях, когда волны не могли
нарушать осадок. А это говорит о том, что этот слой фор-
мировался на глубине более 100—150 м.
Быстро изменяющаяся линзовидная наклонная сло-
истость свидетельствует о неспокойном осадконакопле-
нии. Особенно быстро менявшимся обстановкам, когда
вода двигалась неравномерно, соответствует косая слоис-
тость. Она встречается в речных аллювиальных, в дель-
товых отложениях. В континентальных условиях часто
проявляется линзовидная слоистость, свидетельствую-
щая о быстро изменявшихся речных руслах, исчезав-
ших озерах (озерные отложения заполняли какую-то
впадину, а потом озеро пересыхало).
Слои и взаимоотношения слоистых толщ
175
Рис. 5.1. Трансгрессивное (а) и
регрессивное (б) залегания от-
ложений. Внизу показаны вер-
тикальные разрезы отложений
Взаимоотношения сло-
истых толщ. Характер
толщ может многое рас-
сказать геологу о наступа-
нии или, наоборот, отсту-
пании моря, о глубине
осадконакопления, о тек-
тонических движениях
земной коры.
Представим себе, что
уровень моря соответству-
ет точке А (рис. 5.1). Тогда
у берега будут отлагаться
более грубые осадки — га-
лечники, потом пески, а
мористее — глины и еще
дальше — карбонатный
ил. Теперь предположим,
что уровень моря повысил-
ся и переместился в точку
Б. Последовательность от-
ложений от берега в сторо-
ну моря будет та же самая,
но над галечниками, сфор-
мировавшимися, когда мо-
ре было в точке А, будут накапливаться пески, а над пес-
ками — глины и т. д. Если уровень моря еще поднимется
и берег переместится в точку В, последовательность отло-
жений не изменится, но грубые осадки будут сменяться
более тонкими. Таким образом, в результате наступания
моря, или трансгрессии, образуется толща осадков, в ос-
новании которой будут находиться грубые осадки, галеч-
ники, сменяющиеся выше песками, а далее — глинами и
карбонатными илами. Такую последовательность осадков
называют трансгрессивной.
В случае понижения уровня моря, или его регрессии,
вся последовательность накопления осадочных отло-
жений будет противоположной трансгрессивной серии,
т. е. смена осадков будет происходить от тонких к грубым.
Такую толщину осадков называют регрессивной.
176
Тектонические деформации
Рис. 5.2. Несогласное залегание
отложений
Изучая геологические
разрезы отложений, мож-
но по характеру смены
осадочных пород восста-
навливать условия, в ко-
торых они формирова-
лись.
Наблюдаются два ос-
новных типа взаимоотно-
шений слоистых толщ: со-
гласное и несогласное.
В первом случае слои
различных толщ залегают
и согласно, без следов ка-
друг на друге параллельно
ких-либо перерывов. Это говорит о том, что происходило
непрерывное опускание соответствующего участка зем-
ной коры и также непрерывно шло накопление осадков
Несогласное залегание двух осадочных толщ друг
на друге свидетельствует о перерыве в накоплении сла-
гающих их осадков. Он может быть зафиксирован по-
разному, но всегда присутствует волнистая поверхность
с карманами, неровностями на поверхности нижней тол
щи, а в основании верхней толщи находится небольшой
по мощности слой, в котором содержатся гальки и об-
ломки пород нижней толщи. Контакт двух толщ в этом
случае называют поверхностью несогласия (рис. 5.2).
Различают два основных типа несогласного залега-
ния пород (рис. 5.3).
1g)1!1 Г1!"1 Г1 I 1 I
Рис. 5.3. Несогласия: а — параллельное; б — угловое
Складчатые деформации
177
В случае параллельного несогласия слои нижней и
верхней толщ залегают параллельно друг другу, но меж-
ду ними располагается поверхность несогласия, которая
свидетельствует о перерыве в осадконакоплении. Он мог
быть кратким по времени, а мог быть и очень длитель-
ным.
В другом случае между слоями верхней и нижней
толщ существует некоторый угол, изменяющийся от не-
скольких градусов до 90° и даже 180°. Такое несогласие
называют угловым. Оно говорит о том, что после накоп-
ления слоев нижней толщи они были наклонены или
смяты в складки. После этого толща опустилась ниже
уровня моря, и наклонные слои были срезаны эрозией.
Впоследствии на эродированной поверхности слоев нако-
пилась новая толща осадков, залегающая на нижней с
угловым несогласием. Угловые несогласия указывают
на происходившие подвижки земной коры. Поэтому ана-
лиз несогласий — это хороший метод реконструкции
тектонических движений.
Вопросы
1. Что называют слоем?
2. Что такое истинная мощность слоя?
3. Как выглядит разрез трансгрессивной и регрессивной се-
рии осадков?
4. Что представляют собой согласное и несогласное залегания
отложений?
5. В чем отличие параллельного несогласия от углового?
§31. Складчатые деформации
Деформации и нарушения. Когда мы говорим
о складках и разрывах, то подразумеваем, что''торные
Породы выведены из своего первичного залегания в ре-
зультате деформаций, которые, в свою очередь, обуслов-
лены действием сил на эти породы. Напряжения, возни-
кающие в горных породах, могут вызвать изгибание
пластов, а могут приводить к их разрушению, разрыву.
Все эти процессы изучает механика сплошной среды.
178
Тектонические деформации
Если сила, прилагаемая к породе, относится к по-
верхности какого-либо ее объема, например к кровле
или подошве пласта, тогда ее называют поверхност-
ной. Если же сила воздействует на определенный объем
горной породы, ее называют объемной. Все силы, дейст-
вующие на горную породу, обладают не только величи-
ной, но и определенным направлением. Причины дефор-
маций могут быть различными: это и приложенная по
какому-то направлению механическая сила; это и сила
тяжести, наиболее универсальная из всех сил; это и
влияние температуры; увеличение объема породы из-за
пропитывания ее водой и др.
Любая деформация в горных породах зависит от вре-
мени ее протекания, а в геологических процессах оно мо-
жет быть очень велико.
Складкой называют изгиб слоя без разрыва его
сплошности. Выделяют два основных типа складок: ан-
тиклинальные и синклинальные (рис. 5.4). Антик-
линалью называют складку, в ядре которой залегают
более древние породы. При этом не имеет значения, как
наклонены слои, ограничивающие складку. Синкли-
Рис. 5.4. Основные типы
складок: а — антикли-
нальная; б — синкли-
нальная
Ось складки (линия пересечения
осевой поверхности
с горизонтальной плоскостью)-
Свод, или замок, Шарнир
складки-, складки
при вершине
складки Осевая поверхность складки
(делит угол пополам)
Рис. 5.5. Основные элементы
складки
Складчатые деформации
179
налъ — это складка, в ядре которой располагаются более
молодые слои пород.
При описании складки необходимо обратить внима-
ние на ее основные элементы (рис. 5.5). В антиклиналях
и синклиналях выделяют крылья и замки. Замок
складки — это место перегиба крыльев. Множество
точек перегиба в осевой части замка называют шарнир
ной линией или шарниром. Продолжение крыльев
складки в сторону замка до их пересечения составляет
угол при вершине складки, а поверхность, делящую
этот угол пополам, называют осевой поверхностъю
складки. Проекцию осевой поверхности на горизонталь-
ную плоскость называют осью складки. Ядром склад-
ки называют ее внутреннюю часть, ограниченную ка-
ким-либо пластом. Это понятие неопределенное. По этим
элементам можно легко описывать любые разновиднос-
ти складок и классифицировать их.
По соотношению осевой поверхности и крыльев выде-
ляют следующие типы складок (рис. 5.6):
1) прямые, если осевая поверхность располагается
вертикально и крылья отстоят от нее на одинаковое рас-
стояние;
2) наклонные, если осевая поверхность наклонена
в сторону более полого наклоненного крыла и расстоя-
ния до крыльев неодинаковы;
3) опрокинутые, если осевая поверхность и крылья
наклонены в одну и ту же сторону;
Рис. 5.6. Классификация складок по соотношению их осевой по-
верхности и крыльев: а — прямая; б — наклонная; в — опроки-
нутая; г — лежачая; д — ныряющая
180
Тектонические деформации
Рис. 5.7. Крымский полуостров. Таврическая серия. Терригенный
флиш. Лежачая складка
4) лежачие, если осевая поверхность и крылья зани-
мают почти горизонтальное положение (рис. 5.7);
5) ныряющие, если осевая поверхность и крылья на-
клонены ниже горизонта.
По форме замка складки бывают острыми, округ
лыми, сундучными и корытообразными, а также
изоклинальными (от греч. isos — равный, klino — на-
клон), когда и осевая поверхность, и крылья складки па-
раллельны друг другу (рис. 5.8).
Рис. 5.8. Классификация складок по форме замка: а — острая;
б — округлая; в — изоклинальная; г — сундучная; д — корыто
образная
Складчатые деформации
181
В плане складки могут быть линейными и брахиск-
ладками. В первом случае длина складки намного
больше ее ширины. Такие складки обычно располага-
ются параллельно друг другу. В брахискладках отноше-
ние ширины к длине обычно составляет 1:3. Соответ-
ственно такие антиклинали называют брахиантикли-
иалями, а синклинали — брахисинклиналями. Почти
округлые складки носят название куполов, а синклина-
ли — мульд, или чаш.
Как же образуются складки в горных породах? Для
этого к пластам горных пород должна быть приложена
сила. Она может быть направлена горизонтально или
вертикально, пласты способны оползать под действием
силы тяжести. При взгляде на причудливо смятые
пласты твердых песчаников или известняков невольно
возникает мысль о невозможности деформации таких
твердых пород. Однако все дело заключается в очень
длительном времени воздействия сил и высокой темпе-
ратуры, которую породы приобретают на глубине. В та-
ких условиях даже очень твердые породы способны мед-
ленно деформироваться.
Процесс смятия горных пород в складки называют
сладчатостью, а территорию, на которой распростра-
нены складки, — складчатой областью.
Во многих районах земного шара слои пород, смятых
в складки, слагают все пространство, в котором нет уча-
стков без складок. Такую складчатость называют пол-
ной, когда крыло каждой антиклинали служит крылом
соседней с ней синклинали. Подобные складчатые облас-
ти образуют, например, Урал, Кавказ, Карпаты, Альпы,
Алтай, Гималаи.
В других районах, где пласты горных пород залегают
почти горизонтально, местами развиты лишь отдельные,
изолированные, складки, разделенные нескладчатым
пространством. Складчатость такого типа называют пре-
рывистой.
Любая складка может образоваться только в том слу-
чае, если пласты пород будут скользить друг по другу.
Возьмите толстую тетрадь и проведите черту на ее обре-
182
Тектонические деформации
Рис. 5.9. Складки: а — подобная; б — концентрическая
зе, а потом начните сгибать тетрадь. Вы увидите, как эта
черта начинает удлиняться и менять свое первоначаль-
ное положение, потому что листы тетради скользят друг
по другу. Поэтому, когда слои сминаются в складку, то
они только проскальзывают друг по другу: слои на
крыльях раздавливаются, а вещество нагнетается в зам-
ки складок.
Если складки с глубиной не меняют наклона своих
крыльев, а их замки как бы раздуваются, то такие
складки называют подобными. Их подавляющее боль-
шинство. Но если мощность пластов не меняется на
крыльях и в замках, то тогда с глубиной меняются и
форма замков, и наклоны крыльев. Такие складки назы-
вают концентрическими
Рис. 5.10. Диапировые складки и
купола каменной соли, медлен-
но всплывающие сквозь толщу
осадочных пород
. 5.9).
Существуют очень
пластичные породы, на-
пример каменные соли,
гипс, глины, которые на-
гнетаются в замки скла-
док, а иногда и протыка-
ют их, образуя диапиро-
вые складки (рис. 5.10).
Каменная соль облада-
ет плотностью 2,2 г/см3,
а осадочные породы —-
в среднем 2,4—2,5 г/см3-
Поэтому соль как более
Складчатые деформации
183
Рис. 5.11. Антиклинорий (а) и синклинорий (б)
легкая порода может всплывать, подобно капле масла в
жидкости. Происходит этот процесс крайне медленно
(1—2 см в год), но продолжается десятки миллионов лет,
поэтому мы и видим купола соли на поверхности, как,
например, в Прикаспийской впадине, где нижнеперм-
ские соли образуют множество диапировых складок и
куполов каменной соли. Вообще процессы диапиризма
в породах распространены широко.
В складчатых областях складки группируются в
структуры, называемые антиклинориями и синкли-
нориями (рис. 5.11). В антиклинориях преобладают ан-
тиклинали при подчиненной роли синклиналей, а в
синклинориях, наоборот, шире развиты синклинали.
Вопросы
1. Что такое антиклинальная и синклинальная складки?
2. Какие элементы складки вы знаете?
3. Какие складки можно выделить по соотношению осевой
поверхности и крыльев?
4. Какие разновидности складок можно выделить по форме
замка?
5. Какими бывают складки в плане?
6. Что представляет собой полная и прерывистая складча-
тость?
7. Чем подобные складки отличаются от концентрических?
8. Как образуются диапировые складки?
9. Чем синклинорий отличается от антиклинория?
184
Тектонические деформации
§32. Разрывные нарушения
Когда на пласты горных пород действует ка-
кая-либо сила, в них возникает напряженное состояние
и они начинают деформироваться, сминаться в складки.
Сместитель
Рис. 5.12. Сброс (а), взброс (б) и
милонит, или тектоническая
брекчия (в), в плоскости разры-
ва (сброса)
Однако если напряжения
все возрастают, то в ка-
кой-то момент пласты уже
не могут сминаться: пре-
вышается предел их про-
чности, и они разрушают-
ся, а их сплошность на-
рушается. Так возникают
тектонические разры-
вы.
Любой разрыв — это
механическое разрушение
горных пород. Как прави-
ло, разрывы представля-
ют собой узкие зоны,
щели разной ширины, за-
полненные раздробленны-
ми обломками пород —
тектонической брекчи
ей, или милонитом (от
греч. mylon — мельница).
Иногда разрыв представ-
ляет собой еле видимую
трещину, так как бло-
ки пород, испытавшие
разрыв и смещение, плот-
но притерты друг к
ДРУГУ- Тогда возникают
очень гладкие поверхно-
сти, называемые зерка
лами скольжения.
Обычно разрывы со-
провождаются значитель-
ными смещениями блоков
Разрывные нарушения
185
пород. Как и в складках, в любых разрывах выделяют
элементы, по которым их легко описывать и сравнивать.
Поверхность, по которой происходит смещение, на-
зывают сместителем или поверхностью разрыва.
По обе стороны от нее располагаются крылья разрыва.
Разрывные нарушения подразделяют на несколько ви-
дов в зависимости от взаимного расположения крыльев
и наклона поверхности разрыва. Если сместитель на-
клонен в сторону опущенного крыла, то разрыв назы-
вают сбросом, а если в сторону поднятого крыла, —
взбросом (рис. 5.12). При этом не имеет значения аб-
солютное перемещение крыльев, важно лишь относи-
тельное.
Сбросы всегда образуются в условиях растягиваю
щихся усилий, а взбросы — сжимающих. Это обсто-
ятельство очень важно, так как помогает понять текто-
ническую обстановку времени формирования разрывов.
Существуют разрывы, в которых перемещения
крыльев происходят параллельно простиранию разрыва.
Такие разрывы называют сдвигами (рис. 5.13). Сдвиги
развиваются, как и взбросы, в обстановке сжатия. Поло-
гие взбросы с углом наклона сместителя менее 45° носят
название надвигов. Они также свидетельствуют об усло-
виях сжатия в толще пород.
Существуют разрывы, у которых сместитель залегает
почти горизонтально и верхняя толща пород перемещает-
ся по нижней. Такие раз-
рывы называют текто-
ническими покровами
(рис. 5.14). То крыло по-
крова, которое неподвиж-
но, называют автохто-
ном, т. е. местным, непе-
Ремещенным. А крыло,
наползающее на автохтон,
называют аллохтоном,
т. е. чуждым, перемещен-
ным. Перемещение аллох-
тона по автохтону может
Рис. 5.13. Тектонический разрыв
типа сдвига
186
Тектонические деформации
Рис. 5.14. Тектонический покров и его элементы
достигать от нескольких десятков до нескольких сотен
километров, а мощность аллохтона — верхней части по-
крова — иногда достигает нескольких километров.
Местами эрозия глубоко размывает верхнюю алло-
хтонную пластину, и тогда под ней вскрывается авто-
хтон, выход которого в речной долине называют текто-
ническим окном. Если от аллохтона после эрозии оста-
ются отдельные изолированные части, то их называют
тектоническими останцами.
Широкое развитие надвигов и тектонических покро-
вов сейчас установлено во многих складчатых областях:
на Кавказе, в Карпатах, Альпах, Аппалачах, на Тянь-
Шане и в других местах. Часто аллохтоны пробурены на-
сквозь до автохтона: это позволило установить их мощ-
ность.
Нередко тектонические разрывы развиваются груп-
пами, располагаясь параллельно друг другу. Если это
сбросы, то между ними происходит опускание пород и
образуется структура, называемая грабеном. В противо-
положность грабену структура, в которой блок между
двумя разрывами приподнят, носит название горста
(рис. 5.15). Классические примеры молодых грабенов —
озеро Байкал, Мертвое море, Красное море, Рейнский
грабен, грабены Восточной Африки, ныне занятые озе-
рами Танганьика, Ньяса и др.
Грабены могут группироваться в протяженные (в не-
сколько километров) сложные системы, называемые
Современные движения земной коры
187
Рис. 5.15. Грабен (а) и горст (б), образованные сбросами в условиях
тектонического растяжения
рифтами. Хорошо известны рифтовые системы длиной
около 60 тыс. км в сводовых частях срединно-океаниче-
ских хребтов, а также Великие Африканские рифтовые
системы длиной 3 тыс. км. Рифты всегда образуются
в обстановке тектонического растяжения, часто сопро-
вождаемого вулканизмом.
Вопросы
1. Почему горные породы разрушаются?
2. Что такое милонит и зеркало скольжения?
3. Какая разница между сбросом и взбросом?
4. Какие элементы тектонического покрова вы знаете?
5. Что представляют собой грабены и горсты?
6. Что понимают под рифтом?
§ 33. Современные движения
земной коры
Мы привыкли считать «земную твердь» непо-
движной. Однако это далеко не так. Земная кора медлен-
но, но движется как в вертикальном, так и в горизон-
тальном направлениях. Об этом догадывались еще в глу-
бокой древности, находя морские раковины высоко на
Холмах. Но были примеры и более понятные. В городке
Поццуоли, неподалеку от Неаполя, в районе все еще
Действующих вулканов Флегрейских полей, на берегу
залива стоит древний так называемый «храм», который
на самом деле был городским рынком. На уцелевших
колоннах этого «храма Сераписа», как его называют, на
высоте около 3 м видна масса отверстий, сделанных
188
Тектонические деформации
морскими моллюсками-камнеточцами. Следовательно,
раньше колонны находились ниже уровня моря. Но ког-
да «храм» строили, он был на суше, как и сейчас, хотя
его основание ныне располагается ниже уровня моря и
он находится за стенкой, отгораживающей его от моря.
Отсюда можно сделать вывод, что «храм», после того как
его воздвигли на городской площади, опустился под уро-
вень моря, его колонны были изъедены моллюсками, а
потом он снова поднялся и поднимается до сих пор. Так
как рядом расположены молодые вулканы, в частности
знаменитая Сольфатара — «вход в преисподню», то эти
тектонические движения, несомненно, связаны с «дыха-
нием» магматического очага.
Известны также быстрые, почти мгновенные движе-
ния, связанные с землетрясениями: провалы, образова-
ние уступов, трещин, опускания больших участков
поверхности суши. Перед извержениями вулканов мест-
ность начинает подниматься, испытывая давление маг-
мы. Недаром для предсказания извержений на склоны
вулканов ставят деформометры — специальные прибо-
ры, показывающие изменение наклона участка рель-
ефа.
Наряду с быстрыми движениями земной коры су-
ществуют и медленные, от долей миллиметра до не-
скольких сантиметров в год. Эти движения зафиксиро-
ваны благодаря измерениям перемещения определен-
ных точек на суше относительно уровня моря. При
этом, конечно, учитывают, что и уровень моря не оста-
ется постоянным. В наши дни благодаря потеплению
климата он повышается на 0,8 мм в год, или на 8 см
в столетие. Это не так уж и много. В то же время верти-
кальные поднятия и опускания на суше составляют не-
сколько сантиметров в год. Балтийское море в районе
Стокгольма и Хельсинки понижает свой уровень на 1 см
в год, в то время как близ Южной Швеции он повышает-
ся. Тихий океан, омывающий западные берега Северной
и Южной Америки, от Аляски до Калифорнии отступа-
ет, далее на юг, до севера Чили, наступает, а еще юж-
нее, до мыса Горн, опять отступает. Так как уровень мо-
Современные движения земной коры
189
ря в наши дни лишь немного повышается, следует вы-
вод, что колеблется земная кора. Изменение уровня
моря сейчас регистрируют специальными приборами —
мареографами. Выявлять современные вертикальные
движения земной коры помогают повторные высокоточ-
ные нивелировки, которые начали осуществлять еще
в XIX в. вдоль линий железных дорог для безопасности
прохождения поездов.
Сейчас измеряют и горизонтальные перемещения от-
дельных блоков земной коры при помощи специальных
методов, предполагающих использование космических
аппаратов. Так, например, установлено, что Аравийская
плита смещается к северу со скоростью 2,5 см в год, а
Большой и Малый Кавказ сближаются со скоростью 1—
1,5 см в год. Такие небольшие на первый взгляд скорос-
ти горизонтальных и вертикальных движений за милли-
оны лет приводят к значительным перемещениям. По-
этому мы и видим такие высочайшие горы, как Гима-
лаи, Памир, Кавказ, в которых скорость вертикального
поднятия опережает работу эрозионных и денудацион-
ных процессов. Уже говорилось о том, что при помощи
спутниковой навигации можно измерять скорость пере-
мещения литосферных плит.
Итак, земная кора находится в постоянном движе-
нии. Она медленно поднимается и опускается и двигает-
ся в горизонтальном направлении. В геологическом про-
шлом медленные и длительные опускания на платфор-
мах приводили к накоплению мощных осадочных толщ.
Так, в Прикаспийской впадине примерно за 400—
500 млн лет образовалась толща осадочных пород мощ-
ностью более 20 км.
Вопросы
I. Какие известны примеры современных тектонических дви-
жений?
2. Почему перед извержением вулканов земная кора подни-
мается?
3. Какими способами измеряют вертикальные и горизонталь-
ные движения земной коры?
190 Тектонические деформации
--ВЫВОДЫ ---------------------------------------------
Слои осадочных пород, первоначально накапливающиеся гори-
зонтально, впоследствии сминаются в складки и разрываются
При наступании и отступании моря образуются трансгрессивные
и регрессивные серии осадков. Несогласное залегание одной
толщи отложений на другой является следствием тектонических
движений. Складки, как и разрывы, классифицируют по разным
признакам. Современные вертикальные и горизонтальные движе-
ния земной коры отмечаются повсеместно.
§34. Землетрясения
Землетрясения — это одни из наиболее страш-
ных природных катастроф, в течение считанных минут
уносящие десятки и сотни тысяч человеческих жизней,
вызывающие опустошительные разрушения в городах и
поселках и меняющие рельеф. В декабре 1988 г. в Арме-
нии произошло мощное землетрясение, названное спи-
такским по наименованию города Спитак, полностью
стертого им с лица земли. Тогда за несколько секунд по-
гибли более 25 тыс. человек, а несколько сотен тысяч по-
лучили ранения. Ашхабадское землетрясение в октябре
1948 г. унесло более 100 тыс. жизней. В результате зем-
летрясений в Китае в 1920 г. погибли 200 тыс. человек,
в Японии в 1923 г. — более 100 тыс. Примеров катастро-
фических землетрясений, повлекших за собой большие
жертвы, очень много. Такими были, например, земле-
трясения в 1755 г. в Лиссабоне, в 1906 г. в Сан-Франци-
ско, в 1908 г. на острове Сицилия, в 1950 г. в Гималаях,
в 1957 г. в Западной Монголии и в 1960 г. в Чили.
В 1976 г. 250 тыс. человек стали жертвами очень силь-
ного тянь-шаньского землетрясения в Китае. 3100 че-
ловек погибли при землетрясении 1980 г. в Италии,
2500 — в 1981 г. в Иране. В 1993 г. сильное землетрясе-
ние обрушилось на японский город Кобе, вызвав пожа-
ры, опустошившие целые кварталы и повлекшие чело-
веческие жертвы. В 1994 г. мощные подземные толчки
сотрясли Сан-Франциско, обрушив автомобильные эста-
Землетрясения
191
кады. Трагедией обернулось землетрясение в 1995 г.
в Нефтегорске на севере Сахалина, когда рухнуло не-
сколько зданий, под обломками которых погибли 2 тыс.
человек. Зимой 1998 г. мощное землетрясение обруши-
лось на Афганистан. В 2003 г. мощное землетрясение
в Восточном Иране стерло с лица земли город Вам, по-
губив несколько десятков тысяч человек. В феврале
2004 г. много жертв было при землетрясении в Марокко
на северо-западе Африки. Этот список можно продол-
жать бесконечно, так как землетрясения разной силы и
в разных районах земного шара происходят постоянно,
приводя к многочисленным человеческим жертвам и на-
нося огромный материальный ущерб. Именно поэтому
ученые различных стран предпринимают большие уси-
лия в изучении природы землетрясений и их прогноза.
К сожалению, непосредственно предсказать место и вре-
мя землетрясения, за исключением нескольких случаев,
до сих пор еще не удается.
Что представляет собой землетрясение. Интенсив-
ность землетрясений. Землетрясение — это мгновен-
ное высвобождение огромной энергии в результате раз-
рыва горных пород. А почему вдруг горные породы, та-
кие прочные на первый взгляд, раскалываются? Дело в
том, что на них воздействуют очень большие силы, кото-
рые их либо сжимают, либо, наоборот, растягивают. Лю-
бая горная порода облада-
ет своим пределом про-
чности, и, если напряже-
ния растут и превышают
его, она не выдерживает и
Раскалывается.
Разлом, смещение в
Горных породах охватыва-
ет некоторый объем, кото-
рый называют очагом,
Или гипоцентром земле-
трясения (рис. 5.16). При
Мгновенном смещении по-
род
возникают упругие
Рис. 5.16. Положение гипоцентра
(или очага, фокуса) и эпицент-
ра землетрясения
192
Тектонические деформации
волны деформаций, которые, распространяясь из очага
во все стороны и достигая земной поверхности, произво-
дят разрушения. Чем больше объем очага, тем землетря-
сение сильнее.
Наверное, многие слышали, как говорят, что эпи-
центр землетрясения был, скажем, в районе города Из-
мит в Турции. Эпицентр — это проекция гипоцентра
на земную поверхность. Вокруг эпицентра располагается
область наиболее сильных сотрясений, а с удалением от
него они уменьшаются. Участки одинаковых сотрясений
отмечают на карте линиями, которые называют изосей-
стами (от греч. isos — равный, seistos — сотрясения).
Как же измеряют интенсивность землетрясений?
В России для этого используют 12-балльную шкалу.
В соответствии с ней землетрясения в 1—3 балла опре-
деляют как слабые, в 4—5 — ощутимые, в 6—7 —
сильные, в 8—10 — очень сильные, разрушитель-
ные, в 11—12 — катастрофические.
Существует и международная шкала Ч. Рихтера, где
интенсивность землетрясения измеряется магнитудой.
Магнитуда — это десятичный логарифм отношения
максимальных амплитуд сейсмических волн данного
землетрясения к амплитуде волн стандартного землетря-
сения. Чем больше размах волны, тем соответственно
больше смещение грунта и сильнее землетрясение. По
шкале Рихтера максимальная интенсивность землетря-
сений достигает 8,8 балла.
При любом землетрясении выделяется огромная
энергия, которая превышает энергию взрыва самых
мощных термоядерных бомб (рис. 5.17). Поэтому так ве-
лики бывают разрушения.
Уже говорилось о том, что приход на земную поверх-
ность сейсмических волн регистрируют специальные
приборы — сейсмографы, которые записывают колеба-
ния грунта в виде сейсмограмм. Ежегодно регистрирУ'
ют несколько сотен тысяч землетрясений, однако не бо-
лее 100 из них можно отнести к сильным и разрушитель-
ным.
1
Рис. 1.1. Строение Солнечной системы
1.2. Фотография Меркурия
2
Рис. 1.3. Фотография Венеры
Рис. 1.4. Фотография Марса
3
Рис. 1.5. Фотография Луны
?ис- 1.6. Фотография Юпитера
4
Рис. 1.7. Знаменитые кольца Сатурна
Рис. 1.8. Фотография Нептуна
5
Bic. 3.1. Крым, гора Демерджи. Формы выветривания в конгломе-
ратах верхней юры
^Ис- 3.2. Монголия. Гоби. Выветривание песчаников
6
Рис. 3.3. Река Нама-Йоки близ города Заполярный
Рис. 3.4. Космический снимок дельты реки
7
Рис. 3.5. Крым. Сталактиты
«Орган»
Рис. 3.6. Крым, пещера.
Сталагмит
р»с. 3.7. Ландшафт пустынных предгорий Копетдага
8
Рис. 3.8. Характерный ландшафт Репетекского биосферного
песчано-пустынного заповедника
9
Рис. 3.9. Побережье Западного Кавказа. Флиш
10
Рис. 3.11. Крым. Обрывистый, приглубый берег. Скала «Парус»
11
Рис. 3.12. Кольский полуостров. Формы морской абразии
рис. 4.1. Кольский полуостров. Дайки базальта
12
Рис. 4.2. Камчатка, Ичинский вулкан. Поперечная структура вулка-
нической бомбы. Хорошо видна внешняя, быстро остывшая корка
Рис. 4.3. Кратер вулкана
13
Рис. 4.4. Гора Фудзи в Японии
^с. 4.5. Вулканический конус. Видны баранкоссы — овраги на
сКлонах
14
Рис. 4.6. Извержение вулкана Сакурадзима в Японии, ноябрь 1988 г.
Рис. 4.7. Полуостров Камчатка. Вулкан Толбачик
15
Рис. 5.1. Горный Крым. Сжатые складки и разрывы во флишевой
Толще
16
Рис. 5.2. Кольский полуостров, гора Генеральская. Смещение
жилы (левые сдвиги)
Землетрясения
193
Распространение землетрясений. Землетрясения
происходят в определенных районах земного шара. Наи-
большее их количество связано с активными окраинами
континентов, например по всей окружности Тихого оке-
ана. В других случаях землетрясения связаны с горно-
складчатыми зонами, возникшими при столкновении
10 000 000Х1018
1000 000Х1018
100 000 Х1018
Сильнейшее когда-либо зарегистрированное
землетрясение
Водородная бомба Л
Аляскинское землетрясение, 1964 г. №
Сан-Францисское землетрясение, 1906 г. ©
Суточное потребление /
электроэнергии в США (J
Гватемальское /
землетрясение, 1976 г. Q
в. 10 000Х1018
со
1000 Х1018
О Итальянское
/ землетрясение, 1980 г.
Землетрясение /
в Сан-Фернандо, 1971 г. /Ч
G) Землетрясение
Атомная бомба Q в Коалинге, 1983 г.
100 Х1018
10х1018
lxio18
Землетрясение
в Санта-Барбаре, 1978 г.
6 7 8
Магнитуда по Рихтеру
5.17. Выделение энергии при землетрясениях разной силы
453 Короновский
194
Тектонические деформации
крупных литосферных плит, например в Альпийском
складчатом поясе, протягивающемся вдоль Средиземно-
го моря и охватывающем Альпы, Апеннинский полуост-
ров, Балканы, Карпаты, Анатолию, Кавказ, горы Ирана,
Гималаи и т. д.
Наиболее сейсмичны те районы, где океаническая ко-
ра погружается (т. е. субдуцирует) под континенталь-
ную. В верхней части холодной, тяжелой и хрупкой оке-
анической плиты возникают многочисленные очаги зем-
летрясений, глубина которых может достигать 700 км,
но чаще всего составляет 300—350 км.
Гипоцентры этих землетрясений образуют наклон-
ную зону, уходящую под континент. Ее называют сей-
смофокалъной зоной Бенъоффа, по имени геофизика,
подробно описавшего ее в 1949 г., хотя открыта она была
еще в 1936 г.
Землетрясения сопровождают и образование рифтов
как в срединно-океанических хребтах, так и на конти-
нентах, например в районе озера Байкал. Но в этих мес-
тах они связаны с процессами растяжения, а не сжатия,
как на Кавказе, в Турции, Иране и в зонах Беньоффа.
Почему в 1999 г. сильнейшие землетрясения раз-
рушили город Измит в Турции, несколько городов на
острове Тайвань и в других местах? Потому что напря-
жения сжатия, развивающиеся на границах сталкиваю-
щихся либо погружающихся друг под друга литосфер-
ных плит, превысили прочность горных пород, и те
стали разламываться и раскалываться. Напряжения
рассасываются после землетрясений, а потом вновь на-
растают, так как плиты продолжают сближаться или,
наоборот, расходиться. Снова происходит мгновенная
разрядка напряжений, т. е. землетрясение.
В пределах СНГ землетрясения наиболее часто проис-
ходят в Восточных Карпатах, в горах Крыма, на Кавка-
зе, в Копетдаге, на Тянь-Шане и Памире, Алтае, на озер6
Байкал, острове Сахалин, на Камчатке и Курильских
островах. Большая часть землетрясений, около 85%’
происходит в обстановке сжатия и только 15% — в об-
становке растяжения земной коры.
Землетрясения
195
Есть и огромные районы — древние платформы, та-
кие как Восточно-Европейская, Сибирская, Северо-Аме-
риканская и др., а также обширные океанические
плиты, в которых землетрясений практически не бы-
вает.
Таким образом, землетрясения происходят в наибо-
лее геологически активных районах земного шара, там,
где сейчас наблюдается максимальное расчленение вы-
сот рельефа, например на востоке Азии: глубоководный
желоб (более 9 км глубины), островная дуга с вулканами
высотой до 3 км, окраинное море и континент. Такие же
активные геологические процессы — поднятия гор и
опускание впадин — происходят на Кавказе, в Иране,
Афганистане, в Гималаях.
Можно ли предсказать землетрясение? К сожале-
нию, как уже было отмечено, несмотря на все уси-
лия ученых, место и время его пока точно предсказать
невозможно. Однако можно очертить районы, где мо-
гут быть землетрясения различной интенсивности. По-
этому составляют специальные карты сейсмического
районирования, которые очень важны, например для
строителей, так как в районах с повышенной сейс-
мичностью все постройки должны быть специально
укреплены. Особенно это касается промышленных объ-
ектов повышенной опасности — атомных электростан-
ций, химических заводов, гидроэлектростанций. Необ-
ходимо также укреплять и жилые дома. Здесь их нельзя
строить многоэтажными, лучше располагать на скаль-
ном основании, стены скреплять специальными обру-
чами и т. д. В Японии и США, например, где часты
сильные землетрясения, сейчас затрачивают много уси-
лий на укрепление домов, мостов и промышленных по-
строек.
Цунами. Если землетрясение происходит в океане, то
над его эпицентром при внезапном вертикальном смеще-
нии дна во всей массе воды возникают своеобразные вол-
ны, двигающиеся во все стороны от эпицентра со скоро-
стью до 800 км/ч. В открытом океане эти волны, обла-
дающие большой длиной, практически незаметны, но с
196
Тектонические деформации
приближением к пологому берегу, в заливах, бухтах, вы-
сота их увеличивается, образуется крутая водяная стена
высотой 20—30 м, а нередко и выше, которая с колос-
сальной силой обрушивается на пологий берег, сметая
все на своем пути (рис. 5.18).
22 мая 1960 г. произошло сильное землетрясение
в Тихом океане у берегов Чили. Волна за 15 часов «про-
бежала» по поверхности океана 10 500 км со скоростью
700 км/ч и достигла гавани Хила на Гавайских остро-
вах. В 1896 г. волны от землетрясения на японском побе-
режье вызвали гибель 26 тыс. человек. Такие волны на-
Рис. 5.18. Образование цунами. В результате возникновения раз-
рыва в дне океана происходят землетрясение и образование поло-
гой впадины в зеркале воды (2). Затем на месте впадины возни-
кает водяной холм (3). Холм потом распадается, и от него расхо-
дятся пологие волны, которые при приближении к отмеломУ
берегу вырастают в высоту и обрушиваются на него (4)
Землетрясения
197
зывают цунами, что в буквальном переводе с японского
языка означает «большая волна в заливе». В России
опасность цунами угрожает побережью Камчатки и Ку-
рильских островов. Там создана специальная служба
предупреждения этого явления.
Вопросы
1. Что представляет собой землетрясение?
2. Почему горные породы раскалываются?
3. Что представляет собой очаг землетрясения?
4. Как соотносятся между собой гипоцентр и эпицентр зем-
летрясения?
5. Какие существуют шкалы измерения интенсивности зем-
летрясений?
6. Что такое изосейсты?
7. Как регистрируют землетрясения?
8. Какие вам известны разрушительные землетрясения?
9. Какие напряжения вызывают землетрясения?
10. Где на земном шаре располагаются наиболее сейсмичные
районы?
1 I. Почему землетрясения приурочены к активным континен-
тальным окраинам?
12. Что такое сейсмофокальная зона Беньоффа?
13. Почему землетрясения возникают в зонах столкновения
литосферных плит?
14. Можно ли предсказать землетрясение?
15. Что такое цунами?
— ВЫВОДЫ------------------------------------------------
Землетрясения происходят в результате мгновенной разрядки на-
пряжений в земной коре и верхней мантии. При этом возбуж-
даются объемные и поверхностные волны, которые, достигнув
поверхности земли, производят основные разрушения. Землетря-
сения в океанах образуют волны цунами, многократно увеличи-
вающиеся по высоте при достижении пологого берега. Землетря-
сения приурочены к границам литосферных плит. В активных ок-
раинах гипоцентры землетрясений образуют наклонные зоны,
погружающиеся под континенты. Предсказать место и время
землетрясения пока невозможно.
198
Тектонические деформации
ЗНАМЕНИТОЕ ШИКОТАНСКОЕ ЦУНАМИ
Цунами в переводе с японского означает «большая
волна в заливе». В России это явление, по существу, стало из-
вестным после 1952 г., когда на одном из островов Курильской
гряды — Парамушире — волной высотой 12 м был разрушен горо-
док Северо-Курильск. 4 октября 1994 г. неподалеку от острова
Шикотан этой же гряды, примерно в 50 км к востоку от нее,
в океане, произошло мощное землетрясение силой 8 баллов по
шкале Рихтера с очагом, располагавшимся всего лишь в 30 км
от поверхности. Образовавшаяся волна, которая при приближе-
нии к островам достигла высоты 10 м, наделала много бед: смы-
ла дома и переместила их в глубь берега на 300 м; сорвала с
якорей корабли и баркасы, некоторые из них оказались в 150 м
от причалов. Корабли, находившиеся в открытом океане вблизи
эпицентра землетрясения, ощутили сильнейший удар по корпу-
су, а затем их корпус вибрировал в течение полминуты. А на
поверхности океана возникло как бы кипение в виде очень кру-
тых волн и вихрей. Так что, кроме землетрясения, произошло
еще и моретрясение, сопровождавшееся цунами.
Кстати, волны цунами возникают не только при землетрясе-
ниях. 9 июня 1958 г. на Аляске со склонов горы фейруэзер в
бухту Литуя сошел колоссальный оползень объемом 80 млн м
Эта огромная масса горных пород вызвала гигантскую волну вы-
сотой 524 м, заплески которой отмечены на береговых скло-
нах именно на этой высоте! Останкинская телебашня в Москве
имеет высоту 540 м. Следовательно, волна была такой невооб-
разимой высоты.
Цунами возникают довольно часто; только за последние
10 лет их произошло более 70. Поэтому создана специальная
служба предупреждения цунами. Говорят, на прибрежных до-
рогах в Японии висят плакаты-предупреждения: «Путник! Почув-
ствовав землетрясение, помни о цунами. Увидев цунами, беги
в гору!»
НЕФТЕГОРСКАЯ ТРАГЕДИЯ
Ночью 28 мая 1995 г. небольшой городок Нефте-
горск, расположенный на севере острова Сахалин, был уничто-
жен сильнейшим девятибалльным землетрясением. Рухнувшие
Землетрясения
199
дома погребли под своими развалинами более 2 тыс. человек.
Эпицентр землетрясения находился вблизи Нефтегорска, а
сейсмический очаг практически вышел на поверхность и пред-
ставлял собой разлом длиной около 40 км. Наутро вся Россия
узнала о трагедии.
Такого сильного землетрясения здесь не предполагали. На
всех специальных картах сейсмического районирования эту зо-
ну обозначали как семибалльную. Это была явная ошибка сей-
смологов, но еще больше виноваты строители, так как рухнув-
шие дома были возведены вообще без всяких антисейсмических
приемов, обязательных даже и для семибалльной зоны.
После землетрясения началось детальное геологическое
изучение этого района. Было установлено, что подобные, если
не более сильные, землетрясения там имели место и раньше:
были обнаружены их следы — палеосейсмодислокации, напри-
мер смещение древних почвенных горизонтов, неоднократные
подвижки по разломам. Уроки нефтегорской катастрофы еще
долго будут извлекать строители и геологи.
КОРИНфСКИЙ ПЕРЕШЕЕК
Полуостров Пелопоннес — самый знаменитый и
большой в Греции. Здесь расположены древняя Спарта, театр
Эпидавр, развалины Микен, Олимпии и еще множество истори-
ческих памятников, знакомых всем по истории древнего мира.
Полуостров соединяется с материком узким, шириной всего
6 км, перешейком, на котором располагается древний Коринф.
К северо-западу от перешейка находится Коринфский залив, а к
юго-востоку — Сароникский, где на берегу полуострова Аттика
располагаются порт Афин Пирей, а рядом сами Афины. Но что-
бы попасть из одного залива в другой, надо было обогнуть по-
луостров Пелопоннес, а это более 1 тыс. км. Еще в VIII в. до н. э.
греки ставили свои корабли на повозки с колесами и по дороге,
вымощенной плитами, перетаскивали их из порта Лакэон в порт
Кенхреи через высшую отметку перешейка в 50 м. О том, чтобы
прорыть канал через перешеек, мечтали Александр Македон-
ский, Гай Юлий Цезарь, Калигула, а Нерон уже начал его рыть
в 68 г. н. э., но смерть прервала его работы.
Коринфский перешеек представляет собой молодое тектони-
ческое поднятие в виде горста с многочисленными сбросами,
200 Тектонические деформации
которые прекрасно видны в стенках канала, все-таки прорытого
через перешеек в 1881 г. по проекту французского инженера
Фердинанда де Лессепа, создателя и Суэцкого канала, соеди-
нившего Красное море со Средиземным.
Коринфский перешеек и в наши дни геологически очень ак-
тивен, там часто происходят землетрясения, северное побе-
режье поднимается, о чем свидетельствуют волноприбойные ни-
ши на высоте 3 м над уровнем моря. А совсем рядом, в не-
скольких километрах, суша опускается, и древнегреческие
храмы уже погружены под воды Сароникского залива, а дороги
уходят прямо в воду.
Сейчас по каналу длиной 6343 м, шириной 24 м и глуби-
ной 8 м все время проходят корабли, значительно сокращая
свой путь из одних районов Греции в другие.
Глава 6
Современная геологическая
теория — теория тектоники
литосферных плит
После того как были рассмотрены современ-
ные геологические процессы, строение земного шара и
земной коры, основные структуры земной коры, необхо-
димо разобраться, какую же основную геологическую
теорию, именно теорию, а не гипотезу, используют в на-
стоящее время геологи для объяснения закономерностей
развития Земли не только в наши дни, но и в далеком
прошлом.
Истоки этой теории — в идее о дрейфе континентов,
выдвинутой в 1912 г. немецким геофизиком А. Вегенером
(1880—1930). Он предположил, что 200 млн лет назад су-
ществовал огромный единый материк, названный им
Пангеей, т. е. «Всеобщей Землей». Этот суперматерик
впоследствии распался на несколько материков, и поэто-
му возникли Атлантический, Индийский и Северный Ле-
довитый океаны. На эту гипотезу Вегенера натолкнуло
удивительное сходство очертаний материков по обе сторо-
ны Атлантики. Кстати, и до Вегенера некоторые исследо-
ватели отмечали это сходство. Как материки могли пере-
мещаться по поверхности Земли, никто в начале XX в. не
мог объяснить, в том числе и А. Вегенер, хотя он и пред-
полагал, что легкие материки как бы плавают на более тя-
желой мантии.
Благодаря достижениям в изучении Земли во второй
половине XX в. удалось доказать существование лито-
сферных плит, включающих в себя твердые земную кору
и часть верхней мантии до астеносферного слоя с мень-
шей вязкостью.
На чем было основано выделение литосферных плит?
Решающее значение имели новые фактические данные.
Современная геологическая теория — теория тектоники
литосферных плит
202
1. Возникшая наука палеомагнитология, основан-
ная на изучении остаточной намагниченности горных
пород, позволила выяснить перемещение плит относи-
тельно магнитных полюсов Земли.
2. Усовершенствование приборов позволило точно
определять положение эпицентров и гипоцентров (оча-
гов) землетрясений, а также устанавливать, какой вид
напряжений — сжатие или растяжение — вызвал то или
иное землетрясение.
3. Были составлены детальные карты рельефа оке-
анического дна и открыты грандиозные срединно-оке-
анические хребты с ущельями (рифтами) в их вершин-
ной части и многочисленными поперечными разломами,
по которым отрезки хребтов смещаются в разные сто-
роны.
4. Наконец, были открыты линейные магнитные ано-
малии океанического дна и дано объяснение их про-
исхождения в результате постепенного расширения,
растекания дна океана от срединно-океанических хреб-
тов в разные стороны.
В результате этих открытий Т. Вилсоном (Канада),
Д. Морганом (США) и К. Пишоном (Франция) в начале
60-х гг. XX в. и была сформулирована новая глобальная
геологическая теория.
Линейное расположение эпицентров землетрясений
показывает наличие в литосфере Земли геологически ак-
тивных зон, которыми она подразделяется на несколько
частей, называемых литосферными плитами.
Выделено всего семь таких крупных плит и несколь-
ко малых. Узкие зоны концентрации землетрясений
оконтуривают плиты, внутри которых землетрясения
почти отсутствуют. Сейсмическая активность по краям
плит говорит о том, что в этих узких зонах происходят
подвижки, смещения одних плит относительно других.
Установить, в какую сторону плиты движутся, помо-
гает определение характера смещений и напряжений
в гипоцентрах (очагах) землетрясений. Выделяются два
типа границ (рис. 6.1). В одних случаях литосферные
плиты расходятся в разные стороны с разной скоростью
Современная геологическая теория —
теория тектоники литосферных плит
203
(до 36 см в год). Такие
границы называют ди-
вергентными (от англ.
divergence — расхож-
дение). Эти границы при-
урочены к рифтовым
зонам — ущельям в сво-
дах срединно-океаниче-
ских хребтов. Именно
здесь и происходит ново-
образование океаниче-
ской коры за счет излия-
ния базальтовой магмы
из очагов, расположен-
ных непосредственно под
срединно - океаническими
хребтами. Протяженность
дивергентных границ ли-
тосферных плит превыша-
ет 60 тыс. км.
Для другого типа гра-
ниц плит характерен про-
тивоположный знак дви-
жения, т. е. плиты схо-
дятся. Границы такого
типа называют конвер-
гентными (от англ, con-
vergence — схождение).
Протяженность границ
литосферных плит этого
типа также составляет
около 60 тыс. км. Ско-
рость схождения плит до-
стигает 12 см в год.
Где прослеживаются
конвергентные границы?
В основном это окраины
Тихого океана, вдоль ко-
торых располагаются глу-
а) Срединно-
океанический хребет
Уровень
— океана
Магматический
очаг
Литосфера
б) Глубоководный — Магма
Гипоцентры землетрясений
Рис. 6.1. Основные типы границ
литосферных плит: а — ди-
вергентная (плиты расходятся);
б — конвергентная (плиты схо-
дятся); в — трансформная (пли-
ты сдвигаются)
Современная геологическая теория — теория тектоники
204 литосферных плит
боководные желоба и островные дуги и где происходит
очень много землетрясений и извержений вулканов. Это
так называемые активные континентальные окра
ины. Там же, где плиты расходятся, например в Атлан
тическом океане (окраины Европы, Африки, Северной и
Южной Америки), — пассивные континентальные
окраины.
Очень важно понять, что литосферные плиты сложе-
ны как океанической, так и континентальной литосфе
рой (рис. 6.2).
Южная Америка — это континент, но к Южно-Аме-
риканской плите относится и часть Атлантического оке-
ана, вернее, его дна, до рифтовой, осевой, зоны средин-
но-океанического хребта. Быстрее движутся чисто оке-
гт--- Осиспрединга
(дивергентные
---границы)
Зоны субдукции
(конвергентные
границы)
Векторы «абсолют-
ных» движений
литосферных плит
Малые плиты:
X - Хуан-де-Фука; Кт- Китайская;
Ко-Кокос; И - Индокитайская.
К - Карибская; О - Охотская;
А - Аравийская; Ф - Филиппинская
Рис. 6.2. Основные литосферные плиты (по В. Е. Хайну и
М. Г. Ломизе)
Трансформные
разломы
Современная геологическая теория —
теория тектоники литосферных плит
205
анические плиты, другие же перемещаются медленнее,
так как в них значительная доля принадлежит толстой
континентальной литосфере.
Почему литосферные плиты обладают способностью
к перемещению? Как считается общепризнанным, та-
кие движения связаны с перемещением (конвекцией)
вещества мантии. Конвекция осуществляется в виде
замкнутых колец, и там, где струи более горячего ман-
тийного вещества поднимаются, литосферные плиты
расходятся. Попадая в близповерхностные условия,
мантийное вещество расплавляется, образуя магматиче-
ские очаги, из которых в рифтах срединно-океаниче-
ских хребтов в подводных условиях изливается базаль-
товая лава. Она застывает. Новая порция базальтовой
магмы снова поступает в центральную зону рифта по
мере того, как две половины срединно-океанического
хребта расходятся в стороны и между ними возникает
новая океаническая кора. Этот процесс разрастания
океанического дна называют спредингом (от англ.
spreading — развертывание).
Возникает вопрос: если океаническое дно разрастает-
ся, а радиус Земли не увеличивается, что подтверждает-
ся большим количеством фактов, то что же происходит с
корой океанического типа? Следовательно, разрастание
коры в одном месте должно компенсироваться поглоще-
нием океанической коры в другом. И такие места дей-
ствительно существуют в активных континентальных
окраинах, где океаническая литосферная плита подо-
двигается под континентальную. Процесс погружения
называют субдукцией (от лат. sub — под, ductio — ве-
дение). Скорость ее колеблется от 1—2 до 10—12 см в
год. Местом изгиба плиты и началом ее погружения яв-
ляется глубоководный желоб. Холодная и тяжелая оке-
аническая кора как бы подныривает под более легкую
континентальную кору, а глубже, попадая в область вы-
соких давлений, она становится более плотной и начина-
ет погружаться в более нагретом астеносферном слое. Та-
кая тяжелая пластина океанической литосферной плиты
достигает границ нижней и верхней мантии на глубине
Современная геологическая теория — теория тектоники
литосферных плит
206
около 660—670 км. Далее она может пересечь эту грани-
цу и погрузиться еще глубже, а может и «скользить» по
этой границе.
Гипоцентры сильных землетрясений (зона Беньоффа)
приурочены к погружающейся океанической плите, но
глубже 700—750 км они исчезают. Почему? Потому что
на такой глубине холодная плита, взаимодействуя с го-
рячей мантией, сама нагревается и в ней уже не могут
происходить сколы, разрывы, которые и вызывают зем-
летрясения.
Таким образом, литосферные плиты перемещаются.
Океаническая литосфера разрастается в зонах диверген-
ции, и она же поглощается в зонах конвергенции. При
этом радиус Земли остается неизменным. Этим объясня-
ется молодой возраст коры всех океанов: не древнее
180 млн лет (рис. 6.3). Вся более древняя океаническая
кора поглощена в зонах субдукции.
Континенты, передвигающиеся в пределах литосфер-
ной плиты вместе с океанической корой, могут сталки-
ваться. Так как континентальная кора более толстая и
легкая, она не может погрузиться в тяжелую океаниче-
скую кору. Тогда образуются высокие горные сооруже-
ния типа Альп, Кавказа, Памира, Гималаев и т. п. Та-
Рис. 6.3. Возраст пород океанической коры, определенный по дан-
ным глубоководного бурения (в млн лет). По обе стороны средин-
но-океанического хребта кора одинакового возраста располагает-
ся симметрично
Современная геологическая теория —
теория тектоники литосферных плит
207
кой процесс столкновения континентальных плит назы-
вается коллизией (от англ, collision — столкновение).
Между Евразией, с одной стороны, и Африкой, Аравией
и Индостаном — с другой, простирается протяженный
Альпийско-Гималайский коллизионный горно-складча-
тый пояс. Классическими коллизионными структурами
являются Альпы и Гималаи. Индостан столкнулся с
Азией примерно 40 млн лет назад и все время движется
к северу, создав своим давлением высочайшие горы на
Земле.
Таково вкратце основное содержание современной
геологической теории — теории тектоники литос-
ферных плит. Она обладает предсказательной функ-
цией, т. е. при помощи ее можно, например, предска-
зать, какой возраст океанической коры мы встретим в
той или иной точке океана, если станем бурить скважи-
ну. Для этого будут использованы линейные магнитные
аномалии океанического дна, которые отражают рас-
крытие океана и наращивание океанической коры. Эта
теория первая в истории геологии, носящая действи-
тельно глобальный характер и позволяющая объяснить
практически все закономерности геологического разви-
тия Земли.
Вопросы
1. Как возникла идея о существовании в геологическом про-
шлом огромного единого материка?
2. Что представляла собой Пангея А. Вегенера?
3. Что представляет собой литосферная плита и по каким
признакам ее выделяют?
4. Какие новые факты позволили сформулировать теорию
тектоники литосферных плит?
5. Какие существуют типы границ литосферных плит?
6. Каковы скорости перемещения литосферных плит?
7. Чем различаются между собой активные и пассивные кон-
тинентальные окраины?
8. Каковы причины перемещения литосферных плит?
9. Что представляют собой спрединг и субдукция?
10. Что такое коллизия континентов?
11. Почему землетрясения в зонах субдукции ограничены глу-
биной 750 км?
Современная геологическая теория — теория тектоники
литосферных плит
208
--ВЫВОДЫ -----------------------------------------------
Литосфера Земли подразделяется на несколько крупных и
мелких плит, которые перемещаются по сфере со скоростью
2—15 см в год. Вся вулканическая и сейсмическая активность
Земли приурочена к краям литосферных плит. Теория тектоники
литосферных плит — первая глобальная геологическая теория, не
только объясняющая все геологические явления, но и способная
их предсказывать.
ОТЧЕГО ТАК ЧАСТЫ КАТАСТРОФЫ В ПЕРУ?
В Перу довольно часто происходят землетрясения.
Опустошительный толчок в мае 1970 г. не только сровнял с
землей многие города страны, но и привел к гибели 70 тыс.
человек. Майское землетрясение 1990 г. унесло 140 человече-
ских жизней, ноябрьское 1996 г. — 17 человек. И вот 24 июня
2001 г. мощная подземная буря с магнитудой 7,9 балла по
шкале Рихтера снова потрясла Перу и сопредельные территории
Чили и Боливии. Погибли более 70 человек, 800 ранены. Пол-
ностью разрушен городок Чукуебамба, сильно пострадали го-
рода Мокеуга и Арекипа. Город Арекипа, второй по величине в
Перу, еще в 1600 г. был полностью стерт с лица земли и потом
снова восстановлен.
Почему же землетрясения непрерывно сотрясают западную
полосу Южной Америки, где протягиваются Анды — высокие го-
ры с действующими вулканами? Все дело в том, что под конти-
нентальную Южно-Американскую литосферную плиту пододви-
гается восточная часть Тихоокеанской океанической плиты, хо-
лодной и более тяжелой, чем континентальная.
При своем погружении эта плита встречает большое сопро-
тивление, и в ней возникают сильные сжимающие напряжения,
разрядка которых и приводит к землетрясениям. Сгущения оча-
гов землетрясений под Андами (зона Беньоффа) наклонены
очень полого в силу относительно небольшой плотности в этих
местах океанической коры. Местами она пододвигается под
континент почти по горизонтальной поверхности. Пока происхо-
дит субдукция, будут и землетрясения, и катастрофические из-
вержения вулканов.
Современная геологическая теория —
теория тектоники литосферных плит
209
КАК ИЗМЕРИТЬ ДВИЖЕНИЕ ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ
Все мы знаем, как измерить движение льдины в ре-
ке, вычислить скорость поезда, самолета, так как во всех этих
случаях есть система отсчета и система координат. А как быть
с литосферными плитами, состоящими не только из континен-
тов, но и из частей океанического дна?
Сейчас для этих целей применяют систему GPS, или Global
Positioning System (Глобальная система определения положения
точек на земной поверхности), появившуюся всего лишь немно-
гим более 30 лет назад. Вокруг Земли по круговым орбитам на
высоте 20 км вращаются 24 спутника. Они распределены так,
что в любом месте Земли всегда можно наблюдать четыре
спутника. На каждом из них находятся приборы, посылающие
на Землю радиосигналы, принимаемые наземными станциями,
что дает возможность с большой точностью определять место-
положение этих спутников. Таких станций сейчас чуть больше
200, и разбросаны они по всему миру.
Существуют специальные небольшие приборы весом до
20 кг, которые могут быть установлены в любой точке земного
шара. При помощи лазерной локации они измеряют расстояние
до спутника с известными координатами. Точность измерений все
время увеличивается (сейчас ошибка может составить +2 мм на
1 тыс. км). Самое важное, что при помощи этих переносных
приборов имеется возможность неоднократно проводить изме-
рения в одной и той же точке и прослеживать изменения ее
координат, т. е. перемещение по поверхности Земли.
В наши дни составлены детальные карты современных пере-
мещений литосферных плит, определены направления горизон-
тальных движений в складчатых областях. Например, скорость
расхождения Северной Америки и Европы составляет 2,5 см в
год. Австралия движется к северо-востоку со скоростью 7—
10 см в год, Тихоокеанская плита перемещается к западу со
скоростью до 10 см в год и т. д. А вот, скажем. Большой Кав-
каз испытывает сжатие: расстояния между пунктами в Предкав-
казье и Закавказье сокращаются на 1 см в год. То же самое
происходит на Тянь-Шане, в Альпах и некоторых других местах.
Так успехи в современной технике и технологиях позволили
дать вполне четкий ответ на вопрос о том, движутся ли матери-
ки, и подтвердить еще раз теорию тектоники литосферных плит.
Глава 7
Основные структурные элементы
земной коры
Важнейшие структурные элементы земной ко-
ры — континенты и океаны, причем не в границах
вода — суша, а в пределах разграничения континенталь-
ная кора — океаническая кора. Континентальная кора
более мощная, а соответственно литосфера под конти-
нентами мощнее, чем под океанами, где и кора много
тоньше. Это принципиальное различие между двумя
главными структурными элементами литосферы земно-
го шара.
Уже говорилось о том, что вся верхняя оболочка Зем-
ли разделена на литосферные плиты. Они медленно, но
непрерывно перемещаются, океаническая кора расши-
ряется в дивергентных зонах и поглощается в конвер-
гентных. Литосферные плиты включают в себя участки
как океанов, так и континентов. Только огромная Тихо-
океанская плита сложена полностью океанической
корой. Современные швы — границы, разделяющие ли-
тосферные плиты, — хорошо прослеживаются и четко
видны на поверхности Земли.
А что можно сказать о древних границах плит? Выде-
ляются ли они, а если выделяются, то по каким призна-
кам?
На континентах во многих районах выделяются офи-
олитовые швы, породы которых представляют собой
древнюю океаническую кору и состоят из ультраоснов-
ных пород (перидотитов), основных пород (габбро и ба-
зальтов), а также кремнистых отложений. Перидотиты
являются реликтами верхней мантии (третий слой оке-
анической коры), габбро и базальты — второй слой оке-
анической коры, а кремнистые толщи — это первый
слой, бывшие глубоководные осадки.
Основные структурные элементы земной коры
211
Впервые комплекс этих пород, всегда встречающихся
вместе, был выделен давно в Лигурийских Альпах на се-
веро-западе Италии. Но только сравнительно недавно
было установлено, что офиолиты являются аналогом
коры океанического типа. Это стало возможно после про-
ведения в океанах глубоководного бурения со специаль-
но оборудованных судов, позволяющих проходить в оке-
аническом дне скважины до 1,5 км глубиной, при толще
воды 5—6 км и более.
Офиолитовые комплексы, встречающиеся на конти-
нентах, однозначно указывают на существование в гео-
логическом прошлом океанических бассейнов, закрыв-
шихся в конце своего развития в результате сближения
континентальных плит. Остатки океанической коры ли-
бо раздавливаются между плитами, либо надвигаются на
них, перекрывая континентальную кору. Этот процесс
называют обдукцией (от англ, obduction — наполза-
ние). Он противоположен субдукции, погружению оке-
анической коры под континентальную.
Во внутреннем строении континентов выделяются
горно-складчатые сооружения и огромные равнин-
ные пространства — платформы — с почти горизон-
тально залегающими пластами горных пород.
Горно-складчатые сооружения типа Кавказа,
Урала, Алтая, Карпат сложены системами складок,
группирующимися в антиклинории и синклинории, ос-
ложнены многочисленными разрывами, в том числе и
тектоническими покровами, и прорваны разнообразны-
ми гранитными интрузиями. Среди отложений горно-
складчатых сооружений присутствуют как морские оса-
дочные, так и вулканогенные породы, в том числе офи-
олиты, почти всегда сильно раздробленные и превращен-
ные в меланж (от фр. melange — смесь), так как они
всегда выдавливались или раздавливались.
Горно-складчатые сооружения когда-то были или
пассивными окраинами континентов типа современных
окраин Атлантического океана, или активными ок-
раинами тихоокеанского типа, с глубоководными же-
212
Основные структурные элементы земной коры
лобами, окраинными морями, островными дугами с
вулканами. Впоследствии все отложения подверглись
деформации — складчатости и разрывообразованию, и
формированию гор. Эти горы постепенно разрушались, а
обломочный материал выносился в предгорья, где отла
гался в передовых прогибах, возникающих перед
фронтом горного сооружения. Такой материал в виде
песков, галечников и глин называют молассой (от фр.
mollasse — мягкий, рыхлый).
Существуют молодые горно-складчатые сооружения,
где складчатость произошла совсем недавно, всего лишь
5—2 млн лет назад, а рост гор продолжается и в настоя-
щее время (это Кавказ, Карпаты, Альпы и др.). Но есть
области, где складчатость была давно, сотни миллионов
лет назад, горы также давно разрушились, и на их месте
возникла всхолмленная равнина. А не так давно, 20—
5 млн лет назад, эти районы стали усиленно поднимать-
ся, и опять возникли горные системы, как бы вновь воз-
рожденные, вторичные (это Тянь-Шань, горы Забай-
калья и Прибайкалья).
Обширные участки горно-складчатых областей, очень
давно испытавшие складчатость и полное разрушение
гор, постепенно, в течение нескольких сотен миллио-
нов лет, покрывались почти горизонтально залегаю-
щими толщами пород. Такие стабильные структуры зем-
ной коры называют платформами, и они противопо-
ставляются более подвижным горно-складчатым облас
тям, образующим протяженные, в тысячи километров,
пояса.
Платформы имеют двухъярусное строение. Ниж-
ний, или первый, ярус сложен сильно измененными (ме-
таморфизованными) складчатыми толщами, прорванны-
ми гранитными интрузиями. Его называют фундамен-
том. Выше залегает второй ярус — платформенный
чехол, который, как покрывало, лежит на фундаменте и
сложен преимущественно осадочными морскими и кон-
тинентальными отложениями, хотя встречаются и тол-
щи базальтовых туфов и лав (рис. 7.1).
Основные структурные элементы земной коры 213
Платформы, возраст фундамента которых дорифей-
ский, т. е. сформировался как единый, монолитный
блок земной коры до 1,7 млрд лет назад, называют древ-
ними, а все другие платформы, с более молодым возрас-
том фундамента, — молодыми. К древним платформам
относятся Восточно-Европейская, Сибирская, Северо-
и Южно-Американская, Африканская, Австралийская
и Индостанская. К молодым — Западно-Сибирская,
Туранская, Скифская (в Предкавказье и Северном
Крыму).
На платформах выделяются несколько главных
структурных элементов. Участки фундамента, не пере-
крытые осадочным чехлом, называют щитами, а пере-
крытые — плитами. Мощность платформенного чехла
обычно невелика — 1,5—3 км, но есть участки, где она
увеличивается до 5—6 км и более. В пределах плит вы-
деляются очень пологие впадины с увеличенной мощно-
стью осадков. Это — синеклизы. А те участки, где фун-
дамент приподнят и чехол очень тонкий, называют
антеклизами. Есть и еще более мелкие структуры,
связанные с подвижками блоков фундамента по разло-
мам.
Так же как и на континентах, в структуре коры
океанического типа выделяются срединно-океаниче-
ские хребты — подвижные пояса с рифтами в осевой
части — и плиты в пределах глубоководных котловин.
Фундамент
Рис. 7.1. Схема строения древней (докембрийской) платформы.
Фундамент слагают докембрийские породы и интрузивы, че-
хол — пологозалегающие фанерозойские породы
214 Основные структурные элементы земной коры
Л >
Вопросы
1. Что характерно для главных структурных элементов ли-
тосферы?
2. Что такое офиолиты и чем они представлены?
3. О чем свидетельствует присутствие офиолитовых швов на
к онтинентах ?
4. Что представляет собой меланж?
5. Как построены горно-складчатые области?
6. Что такое возрожденные горные сооружения?
7. Какое строение имеют платформы?
8. Каковы основные структурные элементы платформ?
9. Какие древние платформы вы знаете?
— ВЫВОДЫ------------------------------------------------
Основные структурные элементы континентов — это докембрий-
ские платформы и фанерозойские складчатые пояса. На плат-
формах выделяются плиты и щиты, а на плитах — синеклизы и
антеклизы. В складчатых поясах выделяются синклинории, анти-
клинории, межгорные и передовые прогибы.
КАК БУРЯТ ОКЕАНИЧЕСКОЕ ДНО
Чтобы пробурить скважину на суше, надо поставить
буровую вышку, оснастить ее мотором и начать бурение, по-
степенно наращивая длину вращающихся труб, на конце кото-
рых находится алмазная буровая коронка. А в океане? Специ-
альный корабль оборудован буровой вышкой. Специальный бур
может пробурить несколько метров океанического дна, но по-
том штангу надо поднять, чтобы извлечь пробуренную горную
породу, как говорят, колонку. Скажем, глубина океана 5 км, а
отверстие в устье скважины на дне — 20 см и меньше. Корабль
же сносят течение, ветер, волны... Как же снова попасть буро-
вым инструментом в такое крохотное отверстие?
Для этого корабль оснащен системой спутниковой навига-
ции и несколькими гребными винтами, которые сразу же авто-
матически выключаются, если ЭВМ покажет отклонение кораб-
ля от заданной точки. Затем вокруг устья скважины, сделанной
в виде большой воронки, расставляют специальные локаторы.
На опускающемся буровом снаряде тоже есть локатор, кото
Основные структурные элементы земной коры
215
рый ищет воронку и попадает в нее. Технически это очень слож-
ный процесс.
В настоящее время в океанах пробурено уже больше 1 тыс.
глубоководных скважин, которые принесли науке неоценимые
результаты, подтвердив теорию тектоники литосферных плит и
выявив строение океанической коры без гранитно-метаморфиче-
ского слоя, развитого на континентах.
ВСЕ О ГОРАХ
Горы и горные цепи простираются на многих конти-
нентах на тысячи километров. Созданы они в основном в ре-
зультате сближения крупных литосферных плит. Это Анды в
Южной Америке и Кордильеры в Северной Америке, цепи гор
Альпийского пояса (начиная от Гибралтара и кончая Гималаями)
и многие другие.
Самая высокая гора над уровнем моря — Эверест (Джомо-
лунгма) высотой 8848 м. Этот восточногималайский пик, рас-
положенный на границе Тибета и Непала, был назван в честь
полковника Джорджа Эвереста. А самой большой горой, как
это ни странно, является вулкан Мауна-Кеа на острове Гавайи.
Его высота над уровнем океана всего 4205 м, но от основания
океанического дна — 10 205 м.
Гималайские и Каракорумские горы — самая крупная гор-
ная система суши, так как в их пределах расположены все 14
горных пиков, высота которых превышает 8 км, а находящее-
ся севернее Гималаев Тибетское плато имеет среднюю высоту
4900 м и площадь 1850 млн км2.
В океанах тоже располагаются горные цепи, причем намного
более длинные, чем на суше. Это срединно-океанические хреб-
ты, наибольшая высота которых над ложем океана составляет
4200 м. Вершиной, наиболее удаленной от центра Земли, явля-
ется вулкан Чимборасо (6267 м) в Андах. Его вершина находится
дальше от центра Земли, чем вершина Эвереста, на 2150 м.
На каком расстоянии можно наблюдать высокие горы? Ка-
залось бы, чем выше гора, тем с большего расстояния можно
ее видеть. Оказывается, что это не так. Гору Ватнайекюдль в
Исландии высотой всего 2119 м можно наблюдать с расстояния
550 км, например с фарерских островов, благодаря эффекту
преломления света
Заключение.
Человек и планета Земля
В завершающую эпоху кайнозойской эры про-
изошло событие исключительной важности — появился
человек. Его появлению предшествовала длительная ис-
тория. Приматы были известны уже 70—60 млн лет на-
зад, а 30 млн лет назад появились полуобезьяны, числен-
ность которых из-за похолодания климата пошла затем
на убыль. К началу миоцена, т. е. примерно 25 млн лет
назад, возросла численность антропоидов, но человеко-
образные обезьяны и гоминиды, ходившие на двух но-
гах, разошлись в своем развитии только около 4 млн лет
назад. Первые отпечатки стоп прямоходящих гоминидов
датируются 3,8 млн, а первые орудия — 2,5 млн лет на-
зад. Они были созданы Homo habilis — человеком уме-
лым. 1,6 млн лет назад появился Homo erectus — чело-
век прямоходящий, 300 тыс. лет назад появились неан-
дертальцы, 90 тыс. лет назад — Homo sapiens, т. е.
человек разумный. В VIII—VII тысячелетиях до н. э. че-
ловек стал использовать металлы, что доказано археоло-
гическими раскопками в современной Турции, в районе
Чатал-Гуюка в солончаковой степи долины реки Конья
на западе Анатолии, где мощность культурного слоя
превышает 20 м.
За длительный период своей эволюции человечество
сначала не оказывало существенного воздействия на
природу в целом и на геологическую среду в частности.
Однако его влияние на нее все увеличивалось, и во вто-
рой половине XX в. стало настолько большим, что во
многих случаях превысило скорость геологических про-
цессов. Поверхность Земли изуродована огромными,
глубиной более 0,5 км, карьерами; покрыта водохрани-
лищами, соизмеримыми с крупными озерами; питьевая
Заключение. Человек и планета Земля
217
вода во многих регионах стала самым важным полезным
ископаемым; из недр Земли откачаны огромные количе-
ства нефти и газа; добыты колоссальные объемы угля,
горючих сланцев и руд.
Только за один год из недр Земли люди извлекают
100 млрд т руды, топлива, строительных материалов,
4 млрд т нефти и газа, 2 млрд т угля. В атмосферу выбра-
сывается больше 200 млн т оксида углерода, 50 млн т уг-
леводородов, 146 млн т диоксида серы, 53 млн т оксидов
азота, более 250 млн т пыли, а в водоемы сбрасывается
32 млрд м3 неочищенных вод и 10 млн т нефти. Каждый
год на поля рассеивается 2 млн т ядохимикатов, и непри-
годными для земледелия становятся 6—7 млн га почвы.
А ведь для восстановления только 1 см почвы требуется
не менее 100 лет. Выброс чистого углерода за последние
120 лет возрос в 50 раз. За это же время содержание в ат-
мосфере СО2, главного парникового газа, — возросло на
15%, а количество метана (СН4) ежегодно увеличивается
на 0,8%.
Температура также возрастает, за последние 100 лет
она увеличилась на 0,6—0,8 °C. Ледники начинают таять
все быстрее, а уровень океана ежегодно повышается на
2 мм. Огромные пространства поверхности Земли объяв-
лены районами экологического бедствия. Озоновый слой
сокращается, и губительное для всего живого ультрафи-
олетовое излучение готово прорваться на поверхность
Земли. В 1989 г. в атмосферу было выброшено 5,8 млрд т
веществ, создающих парниковый эффект. За тот же год
население Земли увеличилось на 90 млн человек.
Если не произойдет никаких изменений, то через
100 лет средняя температура увеличится на 4 °C, что
приведет к подъему уровня океана на 1 м и, как следст-
вие, к затоплению огромных пространств низменной су-
ши. В результате многие экосистемы будут разрушены,
что равнозначно грандиозной природной катастрофе, ко-
торая заставит сотни миллионов людей сменить места
проживания.
Существуют научно обоснованные климатический,
биологический и экологический пределы энергопотреб-
218
Заключение. Человек и планета Земля
ления человека. Дело в том, что современная биота при-
способлена к тем особенностям природной среды, вклю-
чая и климат, которые существуют на Земле сегодня.
А человек стремится потреблять все больше энергии.
Только США потребляют 40% всей энергии и произво-
дят 60% всех мировых отходов. В конце XX в. парнико-
вый эффект благодаря антропогенному воздействию
сильно возрос.
В первой половине XXI в. человечество приблизится
к опасной черте возмущения биосферы, если уровень по-
требления не изменится, а численность населения не
уменьшится до такого уровня, при котором может сохра-
няться устойчивое, сбалансированное развитие.
Все больше природных ресурсов необходимо челове-
честву, чтобы выжить. Мы научились использовать гро-
мадное количество природного сырья, но нельзя отби-
рать у Земли одни из видов ресурсов, делая вид, что они
независимы от других. На протяжении истории челове-
чества мы только потребляли во все возрастающих коли-
чествах, не думая о последствиях. Задача геологов как
раз и состоит в том, чтобы минеральные ресурсы Земли
стали доступны каждому, а человечество в своем позна-
нии Земли достигло бы уровня, позволившего ему осоз-
нать, что оно стоит на самой границе такого состояния
планеты, за которым для его существования уже нет бу-
дущего. И как бы нам не потерять уникальность нашей
планеты среди других, заключающуюся в наличии на
ней жизни.
Вопросы
I. Когда появился человек разумный?
2. Когда влияние человека на природу стало ощутимым?
3. Как влияет добыча полезных ископаемых на поверхность
Земли?
4. Какие вредные соединения поступают в атмосферу в ре-
зультате промышленной деятельности?
5. Какие соединения вызывают парниковый эффект? Что он
собой представляет?
6. К каким последствиям может привести даже незначитель-
ное повышение средней температуры атмосферы?
Заключение. Человек и планета Земля
219
— ВЫВОДЫ -------------------------------------------------
Человечество подошло к опасной черте, перейдя которую оно
нарушит равновесие между природой и возможностью обеспече-
ния жизни. Человек потребляет слишком много природных ре-
сурсов, так же как чрезмерно много поставляет в природу отхо-
дов, в том числе и вредных. Запасы нефти и газа будут исчерпа-
ны примерно к середине XXI в.
ХВАТИТ ЛИ НАМ ВОДЫ?
Подобный вопрос вроде бы и незачем задавать.
В России воды много, даже слишком, судя по наводнениям, ох-
ватившим весной 2001 г. Восточную Сибирь. Но если посмот-
реть, как обстоит дело с обеспечением населения пресной питье-
вой водой, то сразу же выявятся проблемы. Из водных ресурсов
мы в основном используем речные воды, а от озерных, хотя их на
территории России 25 тыс. км3, — всего 1%. А ведь лишь одно
озеро Байкал содержит 23 тыс. км3 прекрасной пресной воды.
Из запасов подземных вод извлекается только 10%.
В мире ежегодное потребление воды составляет 4130 км3,
а безвозвратно ее теряется 2360 км3. Пресных вод в ре-
ках, озерах и подземных водах на территории России около
2 млн км3, а ежегодно возобновляется 4270 км3. Цифры огром-
ные, представьте себе только один кубический километр воды!
Но население растет, водные ресурсы не беспредельны,
распространены они очень неравномерно. В южных областях
России воды катастрофически не хватает. Из-за того что воду из
рек отбирают на различные хозяйственные нужды, естественный
сток Волги уменьшился на 10%, а сток Кубани, Дона, Терека —
на 25—40%. На территории СНГ общий речной сток уменьшил-
ся на 150 км3, больше всего в южных районах. Когда воду от-
бирают из рек, например для орошения, в озерах, куда они
впадают, наблюдается нехватка воды. Так погибло Аральское
море, погибают озера Иссык-Куль, Севан, Балхаш. Из рек Сыр-
дарья и Амударья, впадающих в Аральское море, отбирали до
90% воды, и море просто высохло. Сейчас это район экологи-
ческого бедствия.
Еще одно бедствие угрожает всем рекам, как большим, так
и малым, — постоянно растущее загрязнение, которое вместе с
220
Заключение. Человек и планета Земля
увеличивающимся водозабором из рек усиливает опасность вод-
ного кризиса. А тут еще продолжающееся потепление климата!
Самое главное сейчас — поменьше нарушать природные связи
между гидросферой, атмосферой, биосферой и геологической
средой.
ОСТАНЕТСЯ ЛИ ПОЧВА НА НАШИХ ПОЛЯХ?
В нормальных, естественных условиях ежегодно поч-
вы образуется столько же, сколько ее уничтожается эрозией.
В наши дни, когда вырубаются леса, распахиваются новые уча-
стки, возникают овраги, мелеют реки, исчезают болота, а че-
ловек все интенсивнее эксплуатирует территории, почвы исчеза-
ет больше, чем образуется вновь. Это поистине драматическая
ситуация, так как почвенный слой — основа сельского хозяйства,
а на 35% полей мира почва скудеет и разрушается, 25 млн т
почвы ежегодно уносят ручьи и реки. Например, река Хуанхэ
(Желтая река) в Китае в среднем выносит в год 1600 млн т
осадков, Ганг в Индии — 1455 млн т. Амазонка в Бразилии —
365 млн т, Нил в Египте — 111 млн т и т. д. Водами смывается
эродированная почва. В США с 1 га в среднем в год уносится
10,5 т почвы, а в некоторых районах и 25 т. Такой эрозии впол-
не достаточно, чтобы уничтожить всю почву за 150 лет и пре-
вратить сушу в типичный бэдленд — «дурные земли».
КАК СПАСТИ ОЗОНОВЫЙ ЩИТ?
Мы привыкли понимать под щитом что-то очень
твердое, непроницаемое для стрел, ударов меча или даже
пуль. А как представить себе щит, состоящий из молекул кис-
лорода на больших высотах? Ведь это же воздух, хоть и разре-
женный!
Всем известно, что от поверхности Земли до высоты 12—
13 км находится тропосфера, а выше — стратосфера, в которой
температура воздуха не падает с высотой, как в тропосфере,
а, наоборот, растет. В стратосфере, на высотах от 15 до 25 —
30 км, находится максимум концентрации озона, т. е. моле-
кул О3, а не О2, как у обычного кислорода, доставляющего
21% атмосферного воздуха (при 78% азота и 1% инертного газа
аргона). Если бы все молекулы озона (О3) спрессовать в один
Заключение. Человек и планета Земля
221
слой, то его толщина была бы всего 2—3 мм! В тропосфере
тоже есть озон, но там его неизмеримо меньше.
Почему же слой стратосферного озона называют щитом?
Да потому, что озон поглощает спектр излучения от Солнца с
длиной волны 200—400 нм. Это как раз та длина волны, кото-
рую называют ультрафиолетовым излучением, или биологически
активным ультрафиолетом. Именно в этом диапазоне волн сол-
нечного излучения таится огромная опасность для всего живого.
В организме человека ультрафиолетовое излучение вызывает
более сильные изменения, чем даже рентгеновское. Особенно
оно опасно для нуклеиновых кислот — важнейшей части всех
живых организмов. Ультрафиолет, помимо всем известного за-
гара, вызывает рак кожи, поражение сетчатки глаз и другие бо-
лезни. Если бы озонового слоя не было, жизнь на Земле не
могла бы существовать.
Вот почему человечество обеспокоено так называемыми
озоновыми дырами, периодически появляющимися над Антарк-
тидой, Сибирью и над другими местами. «Дыра» — это, конеч-
но, громко сказано. Речь идет лишь о некотором уменьшении
концентрации озона. И повинна в этом техногенная деятель-
ность человека, в частности выброс в атмосферу огромного ко-
личества фреонов — хлорфторсодержащих соединений, исполь-
зуемых в различных аэрозолях, лаках, пенопластах, холодиль-
никах и т. д. Именно хлор разрушает озон: О + О3-> СЮ +
+ О2; СЮ + О ------> О + О2. Между тем выброс фреонов
в атмосферу с 1950 по 1980 г. вырос в 300 раз!
Поэтому все ведущие государства мира, включая Россию,
подписали в 1988 г. в Канаде так называемый Монреальский
протокол, согласно которому в ближайшие годы необходимо
резко сократить производство фреонов, чтобы спасти озоновый
слой, а следовательно, и нашу жизнь.
Оглавление
Предисловие 3
Глава 1. Земля в космическом пространстве, образование Солнечной системы и планет 4 § 1. Образование Вселенной 4 § 2. Образование Солнечной системы 5 § 3. Планеты Солнечной системы 8
Глава 2. Планета Земля, ее строение, состав и история развития 15 § 4. Образование, строение и состав Земли 15 § 5. Земная кора и ее состав 21 § 6. Наиболее распространенные минералы 23 § 7. Наиболее распространенные горные породы 32 5 8. Периодизация истории Земли 42
Глава 3. Экзогенные геологические процессы 52 § 9. Процессы выветривания 52 § 10. Геологическая деятельность поверхностных те- кучих вод 58 § 11. Геологическая деятельность рек 65 § 12. Геологическая деятельность подземных теку- чих вод 76 § 13. Карстовые процессы 86 § 14. Оползни 91 § 15. Геологическая деятельность ветра 94 § 16. Геологическая деятельность ледников 100 § 17. Геологические процессы в зоне многолетнемерз- лых пород 112
Геологическая деятельность океанов и морей 117
§ 18. Рельеф дна океанов 117
$ 19. Свойства морской воды 119
223
§ 20. Приливы, отливы и волновые движения 124 § 21. Осадконакопление в океанах 126 §22. Разрушительная работа океанов и морей 135
Глава 4. Эндогенные геологические процессы 141 § 23. Магматические процессы 141 § 24. Интрузивный магматизм 143
Вулканические процессы 148
§ 25. Вулканические продукты 149 § 26. Типы вулканических построек 156 § 27. Типы вулканических извержений 160 § 28. Поствулканические процессы 163 § 29. Географическое распространение современных вулканов и проблема магматических очагов 166
Глава 5. Тектонические деформации 173 § 30. Слои и взаимоотношения слоистых толщ 173 § 31. Складчатые деформации 177 § 32. Разрывные нарушения 184 § 33. Современные движения земной коры 187 § 34. Землетрясения 190
Глава 6. Современная геологическая теория — теория тектоники литосферных плит 201
Глава 7. Основные структурные элементы земной коры 210
Заключение. Человек и планета Земля 216
Учебное издание
Короновский Николай Владимирович
ГЕОЛОГИЯ
10—11 классы
Ответственный редактор М. Н. Кувшинова
Оформление М. О. Орлова
Художник А. В. Пряхин
Художественный редактор С. И. Кравцова
Технический редактор С. А. Толмачева
Компьютерная верстка В. В. Ивлиева
Корректоры Е. Е. Никулина, Е. В. Морозова
Санитарно-эпидемиологическое заключение
№ 77.99.15.953.Д.005481.08.04 от 25.08.2004.
Подписано в печать 28.01.05. Формат 60x90^/16.
Бумага типографская. Гарнитура «Школьная». Печать офсетная.
Усл. печ. л. 14,0. Тираж 3 000 экз. Заказ № 453.
ООО «Дрофа». 127018, Москва, Сущевский вал, 49.
Предложения и замечания по содержанию и оформлению книги
просим направлять в учебную редакцию издательства «Дрофа»:
127018, Москва, а/я 79. Тел.: (095) 795-05-41. E-mail: chief@drofa.ru
По вопросам приобретения продукции
издательства «Дрофа» обращаться по адресу:
127018, Москва, Сущевский вал, 49.
Тел.: (095) 795-05-50, 795-05-51. Факс: (095) 795-05-52.
Торговый дом «Школьник».
109172, Москва, Малые Каменщики, д. 6, стр. 1А.
Тел.: (095) 911-70-24, 912-15-16, 912-45-76.
Сеть магазинов «Переплетные птицы».
Тел.: (095) 912-45-76.
Отпечатано в полном соответствии с качеством
предоставленных диапозитивов в ОАО “Тульская типография”.
300600,г. Тула,пр. Ленина, 109.