Науки о земле

Солнечная радиация сильно влияет на Землю только в дневное время, безусловно -- когда Солнце находится над горизонтом. Также солнечная радиация очень сильна вблизи полюсов, в период полярных дней, когда Солнце даже в полночь находится над горизонтом. Однако зимой в тех же местах Солнце вообще не поднимается над горизонтом, и поэтому не влияет на регион. Солнечная радиация не блокируется облаками, и поэтому всё равно поступает на Землю (при непосредственном нахождении Солнца над горизонтом). Солнечная радиация - это сочетание ярко-жёлтого цвета Солнца и тепла, тепло проходит и сквозь облака. Солнечная радиация передаётся на Землю посредством излучения, а не методом теплопроводности.

Сумма радиации, полученной небесным телом, зависит от расстояния между планетой и звездой -- при увеличении расстояния вдвое количество радиации, поступающее от звезды на планету уменьшается вчетверо (пропорционально квадрату расстояния между планетой и звездой). Таким образом, даже небольшие изменения расстояния между планетой и звездой (зависит от эксцентриситета орбиты) приводят к значительному изменению количества поступающей на планету радиации. Эксцентриситет земной орбиты тоже не является постоянным - с течением тысячелетий он меняется, периодически образуя то практически идеальную круг, иногда же эксцентриситет достигает 5% (в настоящее время он равен 1,67%), то есть в перигелии Земля получает в настоящее время в 1,033 больше солнечной радиации, чем в афелии, а при наибольшем эксцентриситете - более чем в 1,1 раза. Однако гораздо более сильно количество поступающей солнечной радиации зависит от смен времён года -- в настоящее время общее количество солнечной радиации, поступающее на Землю, остаётся практически неизменным, но на широтах 65 С.Ш. (широта северных городов России, Канады) летом количество поступающей солнечной радиации более чем на 25% больше, чем зимой. Это происходит из-за того, что Земля по отношению к Солнцу наклонена под углом 23,3 градуса. Зимние и летние изменения взаимно компенсируются, но тем не менее по росту широты места наблюдения всё больше становится разрыв между зимой и летом, так, на экваторе разницы между зимой и летом нет. За Полярным кругом же летом поступление солнечной радиации очень высоко, а зимой очень мало. Это формирует климат на Земле. Кроме того, периодические изменения эксцентриситета орбитыЗемли могут приводить к возникновению различных геологических эпох: к примеру, ледникового периода.

Радиационный баланс земной поверхности - разность между суммарной солнечной радиацией, поглощенной земной поверхностью, и ее эффективным излучением. Для земной поверхности

- приходная часть есть поглощенная прямая и рассеянная солнечная радиация, а также поглощенное встречное излучение атмосферы;

- расходная часть состоит из потери тепла за счет собственного излучения земной поверхности.

Радиационный баланс может быть положительным (днем, летом) и отрицательным (ночью, зимой); измеряется в кВт/кв.м/мин.

Радиационный баланс земной поверхности - важнейший компонент теплового баланса земной поверхности; один из основных климатообразующих факторов.

Температура воздуха, инверсия температуры. Особенности распределения тепла в почве.

Температура воздуха -- одно из свойств воздуха в природе, выражающегося количественно. Температура воздуха в каждой точке атмосферы непрерывно меняется; в разных местах Земли в одно и то же время она также различна. У земной поверхности температура воздуха варьируется в довольно широких пределах: крайние её значения, наблюдавшиеся до сих пор, +57.8? (в Ливии) и около ?89.2? (на материке Антарктида). С высотой температура воздуха меняется в разных слоях и случаях по-разному. В среднем она сначала понижается до высоты 10-15 км, затем растёт до 50-60 км, потом снова падает и т. д. Температура воздуха, а также почвы и воды в большинстве стран выражается в градусах международной температурной шкалы, или шкалы Цельсия (?С), общепринятой в физических измерениях. Нуль этой шкалы приходится на температуру, при которой тает лёд, а +100? -- на температуру кипения воды. Однако в США и ряде других стран до сих пор не только в быту, но и в метеорологии используется шкала Фаренгейта (F). В этой шкале интервал между точками таяния льда и кипения воды разделён на 180?, причём точке таяния льда приписано значение +32?. Таким образом, величина одного градуса Фаренгейта равна 5/9?С, а нуль шкалы Фаренгейта приходится на ?17.8?С. Нуль шкалы Цельсия соответствует +32?F, а +100?С = +212?F. Кроме того, в теоретической метеорологии применяется абсолютная шкала температур (шкала Кельвина, К). Нуль этой шкалы отвечает полному прекращению теплового движения молекул, то есть самой низкой возможной температуре. По шкале Цельсия это будет ?273,18?0.03?С. Но на практике за абсолютный нуль принимается в точности ?273?С. Величина единицы абсолютной шкалы равна величине градуса шкалы Цельсия. Поэтому нуль шкалы Цельсия соответствует 273 абсолютной шкалы (273К). По абсолютной шкале все температуры положительные, то есть выше абсолютного нуля.

Инверсия в метеорологии означает аномальный характер изменения какого-либо параметра в атмосфере с увеличением высоты. Наиболее часто это относится к температурной инверсии, то есть к увеличению температуры с высотой в некотором слое атмосферы вместо обычного понижения (см. атмосфера Земли).

Различают два типа инверсии:

приземные инверсии температуры, начинающиеся непосредственно от земной поверхности (толщина слоя инверсии -- десятки метров)

инверсии температуры в свободной атмосфере (толщина слоя инверсии достигает сотни метров)

Инверсия температуры препятствует вертикальным перемещениям воздуха и способствует образованию дымки, тумана, смога,облаков, миражей. Инверсия сильно зависит от местных особенностей рельефа. Увеличение температуры в инверсионном слое колеблется от десятых долей градусов до 15--20 °C и более. Наибольшей мощностью обладают приземные инверсии температуры в Восточной Сибири и в Антарктиде в зимний период.



9. Тепловой баланс земной поверхности

Тепловой баланс земной поверхности - алгебраическая сумма всех видов прихода и расхода тепла на поверхность суши и океана. Характер теплового баланса и его энергетический уровень определяют особенности и интенсивность большинства экзогенных процессов. Основными составляющими теплового баланса океана являются:

- радиационный баланс;

- затрата тепла на испарение;

- турбулентный теплообмен между поверхностью океана и атмосферой;

- вертикальный турбулентный теплообмен поверхности океана с нижележащими слоями; и

- горизонтальная океаническая адвекция.

Равенство нулю алгебраической суммы потоков тепла, приходящих на земную поверхность и уходящих от нее; с достаточным приближением это

R + P + B+LE = 0,

где R -- радиационный баланс земной поверхности, С -- турбулентный поток тепла между земной поверхностью и атмосферой, В -- поток тепла между земной поверхностью и нижележащими слоями почвы или воды, LE -- поток тепла, связанный с фазовыми преобразованиями воды, т. е. с испарением и (в меньшей степени) с конденсацией.

Другие составляющие Т. Б. 3. П., как, напр., потоки тепла от диссипации энергии ветра, поток тепла, переносимый выпадающими осадками, расход энергии на фотосинтез и пр., настолько малы в сравнении с указанными выше основными составляющими, что их можно не принимать во внимание. Члены уравнения баланса, характеризующие потоки тепла, можно заменить соответствующими суммами тепла за любой промежуток времени.

Приближенные оценки составляющих Т. Б. 3. П. для Земли в целом за длительное время таковы. Если принять приток солнечной радиации на границу атмосферы за 100 единиц, то R = +30, С = --10. LE = --20 единицам, 5 = 0.

10. Климат земли. Погода. Типы погод

Климат (греч. клЯмб (klimatos) -- наклон[1]) -- многолетний режим погоды, характерный для данной местности в силу её географического положения.

Климат -- статистический ансамбль состояний, через который проходит система: гидросфера > литосфера > атмосфера за несколько десятилетий. Под климатом принято понимать усреднённое значение погоды за длительный промежуток времени (порядка нескольких десятилетий) то есть климат -- это средняя погода. Таким образом, погода -- это мгновенное состояние некоторых характеристик (температура, влажность, атмосферное давление). Отклонение погоды от климатической нормы не может рассматриваться как изменение климата, например, очень холодная зима не говорит о похолодании климата. Для выявления изменений климата нужен значимый тренд характеристик атмосферы за длительный период времени порядка десятка лет.

Погода -- совокупность значений метеорологических элементов и атмосферных явлений, наблюдаемых в данный момент времени в той или иной точке пространства. Понятие «Погода» относится к текущему состоянию атмосферы, в противоположность понятию «Климат», которое относится к среднему состоянию атмосферы за длительный период времени. Если нет уточнений, то под термином «Погода» понимают погоду на Земле. Погодные явления протекают в тропосфере (нижней части атмосферы) и вгидросфере.

Выделяют периодические и непериодические изменения погоды. Периодические изменения погоды зависят от суточного и годового вращения Земли. Непериодические обусловлены переносом воздушных масс. Они нарушают нормальный ход метеорологических элементов. Несовпадение фазы периодических изменений с характером непериодических приводят к наиболее резким изменениям погоды.

Можно выделить два типа метеорологической информации:

первичную информацию о текущей погоде, получаемую в результате метеорологических наблюдений.

информацию о погоде в виде различных сводок, синоптических карт, аэрологических диаграмм, вертикальных разрезов, карт облачности и т. д.

Успешность разрабатываемых прогнозов погоды в значительной степени зависят от качества первичной метеорологической информации.

Погода очень многообразна. Но все же ее можно как-то классифицировать. Различают три основные группы погоды: 1) безморозную, 2) с переходом температуры воздуха через 0°, 3) морозную. Эти группы объединяют 16 классов погоды, выделенных по их значению для человека и для некоторых видов его практической деятельности.

Безморозной называют такую погоду, при которой не только средняя суточная, но и минимальная температура воздуха бывает выше 0°. В группе безморозной погоды по температуре и относительной влажности воздуха, по облачности, наличию или отсутствию осадков и по силе ветра выделяются следующие классы погоды: I -- солнечная, очень жаркая и очень сухая; II -- солнечная, жаркая, сухая; III -- солнечная, умеренно влажная и влажная; IV -- днем облачная; V -- ночью облачная; VI -- пасмурная; VII -- дождливая; XVI -- очень жаркая и очень влажная.

У погоды с переходом температуры воздуха через 0° максимальная температура воздуха за сутки бывает положительной, а минимальная -- отрицательной. В этой группе различают погоды двух классов: VIII -- с облачным днем и IX -- с ясным днем.

В морозную погоду в течение всех суток температура воздуха бывает ниже 0°. Она подразделяется на такие классы: X и XI -- слабо и умеренно морозная; XII -- значительно морозная; XIII -- сильно морозная; XIV -- жестоко морозная и XV -- крайне морозная. Кроме того, внутри всех перечисленных классов различают погоду с ветром и без ветра.

11. Экзогенные процессы. Выветривание и его типы. Факторы химического выветривания

Экзогенные процессы - рельефообразующие процессы, происходящие на поверхности Земли и в самых верхних частях земной коры: выветривание, эрозия, денудация, абразия, деятельность ледников и др.

Экзогенные процессы обусловлены главным образом энергией солнечной радиации, силой тяжести и жизнедеятельностью организмов. Экзогенные процессы образуют преимущественно формы мезо и микрорельефа.

Вывемтривание -- совокупность сложных процессов качественного и количественного преобразования горных пород и слагающих их минералов, приводящих к образованиюпродуктов выветривания. Происходит за счёт действия на литосферу гидросферы, атмосферы и биосферы. Если горные породы длительное время находятся на поверхности, то в результате их преобразований образуется кора выветривания. Различают три вида выветривания: физическое (лёд, вода и ветер)(механическое), химическое и биологическое.

Выветривание бывает 2 типов: Физическое и химическое.

Физическое (механическое) выветривание

Чем больше разница температур в течение суток, тем быстрее происходит процесс выветривания. Следующим шагом в механическом выветривании является попадание в трещины воды, которая при замерзании увеличивается в объёме на 1/10 своего объёма, что способствует ещё большему выветриванию породы. Если глыбы горных пород попадут, например, в реку, то там они медленно стачиваются и измельчаются под воздействием течения. Селевые потоки, ветер, сила тяжести, землетрясения, извержения вулканов также содействуют физическому выветриванию горных пород. Механическое измельчение горных пород приводит к пропусканию и задерживанию породой воды и воздуха, а также значительному увеличению площади поверхности, что создает благоприятные условия для химического выветривания.

12. Химическое выветривание

Химическое выветривание -- это совокупность различных химических процессов, в результате которых происходит дальнейшее разрушение горных пород и качественного изменения их химического состава с образованием новых минералов и соединений. Важнейшими факторами химического выветривания являются вода, углекислый газ и кислород. Вода -- энергичный растворитель горных пород и минералов.

В зоне химического выветривания также широко распространена реакция окисления, которой подвергаются многие минералы содержащие способные к окислению металлы. Ярким примером окислительных реакций при химическом выветривании является взаимодействие молекулярного кислорода с сульфидами в водной среде. Т

13. Геологическая деятельность ветра

Геологическая работа ветра - это изменение поверхности земли под влиянием движущихся воздушных масс. Явления, связанные с деятельностью ветра, носят название эоловых процессов . Отложения, образовавшиеся при помощи ветра, называются эоловыми. Эол -- бог ветра в древнегреческой мифологии. Большую разрушительную работу на поверхности земли производят пыльные вихри и смерчи. В отдельных районах США бывает от 100 до 200 смерчей в год. Внутри вихря, вследствие низкого давления воздуха и огромной скорости вращения, происходит всасывание воды, рыхлой почвы, песка и различных предметов. Перенос захваченных предметов происходит на большой высоте и на огромные расстояния. В 1944 г. в Воронежской области смерч вырвал из земли клад древних серебряных монет. Эти монеты выпали в виде «серебряного дождя». В 1914 г. в Амьене (Франция) выпал дождь из лягушек, которые жили в болоте, находящемся на расстоянии нескольких десятков километров от города. Смерч захватывает и поднимает вверх гальку и камешки довольно крупных размеров. Ветер производит изменения на поверхности земли. Сила ветра при удалении от поверхности земли возрастает. Подсчитано, что сила воздействия ветра на верхнюю часть здания Московского государственного университета (высота 235 м) в 4 раза больше, чем на его основание. На вершины гор ветер воздействует значительно больше, чем на их подошвы. Особенно велика геологическая деятельность ветра в областях сухого климата. Для сухого климата характерны резкие суточные изменения температуры, большое испарение, слабое развитие или отсутствие растительного покрова. Работа ветра происходит в местах, где он непосредственно соприкасается с поверхностью горных пород. Наиболее благоприятными районами для геологической работы ветра являются области пустынь, обширные, непокрытые растительностью вершины гор и морские побережья.

Геологическая работа ветра состоит из : 1) дефляции и корразии; 2) переноса материала и 3) аккумуляции

Дефляция . Развевание рыхлых пород или слабосцементированных пород происходит только на обнаженной поверхности земли. Даже слабый растительный покров защищает почву от развевания. Б. А. Федорович выделяет два вида дефляции: площадную и локальную.

Корразия . Корразия может быть точечная, царапающая (бороздящая) и сверлящая. В результате корразии в породах могут возникать различные формы выдувания: ниши, борозды, царапины и т.д. Максимальное насыщение ветрового потока песком наблюдается в нескольких сантиметрах от земли, поэтому на небольшой высоте в породах, однородных по составу, наблюдаются самые большие ниши.

Аккумуляция. Выделяется два основных генетических типа эоловых отложений - эоловые пески и эоловые лёссы. Эоловые пески хорошо отсортированны, окатанны и имеют матовую поверхность зерен. Эоловый лёсс - это особый генетический тип континентальных отложений, который образуется при накоплении взвешенных пылеватых частиц, выносимых ветром за пределы пустынь.

14. Поверхностные воды. Геологическая деятельность рек

Поверхностные воды суши -- воды, которые текут (водотоки) или собираются на поверхности земли (водоёмы).

Различаются морские, озерные, речные, болотные и другие воды.

Поверхностные воды постоянно или временно находятся в поверхностных водных объектах. Объектами поверхностных вод являются: моря, озёра, реки, болота и другие водотоки и водоёмы.Различают солёные и пресные воды суш.

Поверхностные воды противопоставляются подземным водам.

Реки производят огромную денудационную и аккумулятивную работу, существенно преобразуя рельеф. Питание рек бывает: снеговое, ледниковое, дождевое, смешанное, за счет подземных вод. Для каждой реки в течение года характерно чередование периодов высокого и низкого уровня воды. Состояние низкого уровня называется меженью , а высокого - паводком или половодьем. Движение воды в реках всегда турбулентное (беспорядочное, вихревое). В поперечном сечении потока максимальные скорости наблюдаются в наиболее глубокой части потока - стержне, меньше - у берегов.

Мощные водные потоки производят большую эрозионную, переносную и аккумулятивную работу. Способность рек производить работу называют энергией реки, или ее живой силой (К). Она пропорциональна массе воды и скорости течения.

В образовании речных долин главная роль принадлежит эрозии. Различают эрозию донную, или глубинную, направленную на врезание потока в породы, слагающие дно русла, и боковую, ведущую к подмыву берегов и, в целом, к расширению долины. Соотношение глубинной и боковой эрозии меняется на разных стадиях развития долины. В начальных стадиях преобладает глубинная эрозия, когда водный поток стремиться выработать свой продольный профиль, который характеризуется значительными неровностями. Река стремиться сгладить эти неровности применительно к уровню моря или озера, в которые впадает река. Уровень бассейна, куда впадает река, определяет глубину эрозии речного водного потока и называется базисом эрозии. Он является общим для всей речной системы. Постепенно в нижнем течении реки уклон продольного профиля уменьшается, приближаясь к горизонтальной линии, уменьшается скорость течения и, следовательно, затухает глубинная эрозия.

Одновременно с эрозией реки при своем движении захватывают продукты разрушения (при выветривании или эрозии) горных пород и переносят их волочением по дну, во взвешенном состоянии, и в растворенном виде. Влекомые по дну и взвешенные частицы принято называть твердым стоком рек.

Грубый обломочный материал усиливает донную эрозию, но и сам измельчается, истирается и окатывается, образуя гальку, гравий, песок.

Одновременно с эрозией и переносом происходит и отложение обломочного материала. Уже на первых стадиях развития реки при явном преобладании процессов эрозии и переноса на отдельных участках частично откладывается обломочный материал. Отложения, накапливающиеся в речных долинах в результате деятельности водного потока, называются аллювиальными отложениями или аллювием

16. Подземные воды, образование и типы. Карст

Подземные воды -- воды, находящиеся в толще горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и газообразном состоянии.

По условиям залегания подземные воды подразделяются на:

почвенные;

грунтовые;

межпластовые;

артезианские;

минеральные.

Почвенные воды заполняют часть промежутков между частицами почвы; они могут быть свободными (гравитационными), перемещающимися под влиянием силы тяжести, или связанными, удерживаемыми молекулярными силами.

Грунтомвые воды образуют водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое. В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых вод испытывает значительные колебания по сезонам года: он то повышается после выпадения осадков или таяния снега, то понижается в засушливое время. В суровые зимы грунтовые воды могут промерзать. Эти воды в большей мере подвержены загрязнению.

Межпластовые воды -- нижележащие водоносные горизонты, заключенные между двумя водоупорными слоями. В отличие от грунтовых, уровень межпластовых вод более постоянен и меньше изменяется во времени. Межпластовые воды более чистые, чем грунтовые. Напорные межпластовые воды полностью заполняют водоносный горизонт и находятся под давлением. Напором обладают все воды, заключенные в слоях, залегающих в вогнутых тектонических структурах.

По условиям движения в водоносных слоях различают подземные воды, циркулирующие в рыхлых (песчаных, гравийных и галечниковых) слоях и в трещиноватых скальных породах.

В зависимости от залегания, характера пустот водовмещающих пород, подземные воды делятся на:

поровые -- залегают и циркулируют в четвертичных отложениях: в песках, галечниках и др. обломочных породах;

трещинные (жильные) -- в скальных породах (гранитах, песчаниках);

карстовые (трещинно-карстовые) -- в растворимых породах (известняках, доломитах, гипсах и др.).

Подземные воды имеют разное происхождение: одни из них образовались в результате проникновения талых и дождевых вод до первого водоупорного горизонта (то есть до глубины 1,5-2,0 м, которые образуют грунтовые воды, то есть так называемая верховодка); другие занимают более глубокие полости в земле.

Карст (от нем. Karst, по названию известнякового плато Крас в Словении) -- совокупность процессов и явлений, связанных с деятельностью воды и выражающихся в растворении горных пород и образовании в них пустот, а также своеобразных форм рельефа, возникающих на местностях, сложенных сравнительно легко растворимыми в воде горными породами (гипсами, известняками, мраморами, доломитами и каменной солью).

Наиболее характерны для карста отрицательные формы рельефа. По происхождению они подразделяются на формы, образованные путём растворения (поверхностные и подземные), эрозионные и смешанные. По морфологии выделяются следующие образования: карры, колодцы, шахты, провалы, воронки, слепые карстовые овраги, долины,полья, карстовые пещеры, подземные карстовые каналы. Для развития карстового процесса необходимы следующие условия: а) наличие ровной или слабо наклонной поверхности, чтобы вода могла застаиваться и просачиваться внутрь по трещинам; б) толща карстующихся пород должна иметь значительную мощность; в) уровень подземных вод должен стоять низко, чтобы было достаточное пространство для вертикального движения подземных вод; г) минерализация воды на входе в грунт, должна быть меньше растворимости породы.

По глубине уровня подземных вод различают карст глубокий и мелкий. Различают также «голый», или средиземноморский карст, у которого карстовые формы рельефа лишены почвенного и растительного покрова (например, Горный Крым), и «покрытый» или среднеевропейский карст, на поверхности которого сохраняется кора выветривания и развит почвенный и растительный покров.

Карст характеризуется комплексом поверхностных (воронки, карры, желоба, котловины, каверны и др.) и подземных (карстовые пещеры, галереи, полости, ходы) форм рельефа. Переходные между поверхностными и подземными формами -- неглубокие (до 20 м) карстовые колодцы, естественные туннели, шахты или провалы. Карстовые воронки или иные элементы поверхностного карста, через которые в карстовую систему уходят поверхностные воды, называются поноры.

17. Геологическая деятельность озер и болот. Оползневые (склоновые) процессы

Геологическая деятельность озер имеет много общего с работой моря. Родственны как факторы, так и процессы, так и образующиеся осадки. Среди факторов, определяющих особенности геологических процессов в озерах, первостепенное значение принадлежит характеру озерных котловин, составу и динамике вод, специфике органического мира.

Разрушительная работа озер осуществляется теми же путями, что и у морских вод. Озерная абразия почти исключительно обусловлена ветровыми волнами. Ее активность будет тем выше, чем больше площадь водного зеркала (следовательно, больше высота волны), чем выше берега и чем мягче слагающие берега породы. Высота берегов определяется происхождением озерной котловины и возрастом самого водоема. Так, интенсивному размыву подвергнутся высокие берега крупных рифтовых, провальных и плотинных котловин. Ярче всего это будет выражено в молодых бассейнах, где берега еще не разрушены абразией и их уступы подвергаются ударам волн. В подпрудных озерах абразия может разрушить плотину, что приведет к исчезновению водоема.

Транспортная работа озер зависит от характера движения воды. В проточных озерах, обычно располагающихся в речных долинах, велика роль самого речного течения, которое может перемешивать значительную часть объема воды. В бессточных озерах аридных областей ветровыми волнами перемешивается только верхняя часть водной массы, тогда как нижние слои остаются неподвижными. Поэтому в проточных озерах крупные частицы могут заноситься в глубь котловины гораздо дальше, чем в бессточных.

Аккумулирующая работа является главным видом деятельности озер. Происходит накопление обломочных, органо- и хемогенных пород. Озерным осадкам характерны тонкодисперсность и горизонтальная слоистость. В озерах с сезонным осадконакоплением состав прослоев отличается: например, в покрывающихся зимою льдом озерах, зимний слой глинистый, а летний песчано-алевритовый. Терригенные осадки озер накапливаются примерно по той же схеме, что и морские. Как и в море, поступившие в озеро обломки подвергаются избирательной сортировке по весу: тяжелые остаются у берега, а легкие разносятся волнами по водоему. На границе воды близ высоких скалистых берегов возникают пляжи галечниковые, а на низких, сложенных рыхлыми породами берегах - песчаные. Крупные обломки оседают также в устьях впадающих в озеро рек, и вдоль стрежневой части проточных озер. Алевритовые и глинистые частицы, разносящиеся по всей акватории, преобладают в составе осадков центральной части бассейна, где они образуют озерные илы.Органогенные осадки в максимальном объеме формируются на прибрежном мелководье пресных озер, где наиболее активно развивается и отмирает высшая водная растительность, давая начало накоплению торфа. В результате гибели планктона (диатомовых, сине-зеленых водорослей и др.), на дне образуютсяорганические илы, а при смешении органических останков с глинистыми частицами - органоминеральные илы. Благодаря разложению органики в анаэробных условиях, названные илы превращаются в специфический озерный осадок - сапропель. Кроме того, скопления раковин диатомовых водорослей могут создавать диатомовые илы кремнистого состава. Иногда в составе органогенных озерных отложений встречаются маломощные линзы ракушечников.Хемогенные осадки преобладают в бессточных озерах областей аридного климата. Здесь накапливаются соли каменная и калийная, сода, мирабилит и др. В пресных озерах также возможно образование хемогенных отложений, представленных карбонатными, железистыми или марганцовистыми илами или оолитами. Процессаккумуляции осадков в озерах, не испытывающих тектонического погружения дна, постепенно ведет к обмелению и, следовательно, исчезновению водоема.

Геологическая работа болот сводится, в основном, к накоплению торфа. Торф - горная порода органического происхождения, состоящая из растительных остатков. Следовательно, состав торфа зависит от состава растительности, а значит, от происхождения болота и его типа по местоположению и условиям образования. По происхождению болота бывают озерными, лесными и луговыми. Озерные болота возникают при зарастании (заболачивании) озер. Этот процесс идет от берегов озера к центру, причем главное значение принадлежит травяной растительности. Лесные и луговые болота возникают на локальных понижениях рельефа, где скапливаются атмосферные осадки (им свойственна кислая реакция и бедность минеральными солями). Просачиваясь сквозь грунты, кислые воды выщелачивают из почвы питательные вещества, а также, заполняя поры, препятствуют доступу воздуха к корням деревьев и трав. В итоге оказывается возможным развитие только таких нетребовательных к условиям произрастания растений, как сфагновые мхи. По местоположению и условиям образования болота можно разделить на четыре типа. Низинные болота являются озерными, питаются богатыми минеральными солями подземными водами, а значит, характеризуются богатой в видовом отношении растительностью (мхи, травы, кустарники, деревья). Торфяник здесь начинает накапливаться у берегов, поэтому в разрезе форма болота вогнутая. Верховые болота, формирующиеся как лесные и луговые, характеризуются бедной растительностью. Торфонакопление начинается в центре массива, поэтому поверхность болота выпуклая. Переходные болота возникают в результате накопления верхового торфяника поверх уже накопленного низинного, поэтому в их отложениях присутствуют как торфа низинного, так и верхового типа.Приморские болота сильно отличаются по месту и способу своего образования (см. литоральные отложения), одной из их разновидностей являются мангровые болота, формирующиеся в устьях впадающих в море тропических рек. Здесь пресные речные воды при максимальных по высоте приливах сменяются солеными морскими. Поэтому травы развиваться не могут, а господствует своеобразная древесная растительность с воздушными корнями, в силу чего накапливаются торфа древесного состава. Таким образом, торфа по их составу можно разделить на моховые, травяные, древесные и смешанные. Помимо торфяников, в болотах могут накапливаться также различные хемогенные осадки. Последние представлены известняком (СаСО3); сидеритом (FeCO3) - болотной железной рудой оолитовой структуры, которая в результате выветривания превращается в лимонит (Fe2O3 x 2 Н2О); изумрудно-синим вивианитом((Fe3PO4)2 x 8Н2О), переходящим при выветривании сначала в фиолетово-синий керченит, а затем в желтовато-серый пицит.

ОПОЛЗНЕВЫЕ ПРОЦЕССЫ (а. creeping, sliding, landfalling, soil slipping, landsliding; н. Abrutschung, Rutschung; ф. соulee, glissement des соuches; и. procesos de deslizamiento) -- склоновые гравитационные процессы, проявляющиеся в образовании оползней, т.е. в смещении на более низкий гипсометрический уровень части горных пород по зоне или поверхности без потери контакта с неподвижным основанием. Объём смещающихся горных пород в среднем от нескольких десятков м3 до 1 млрд. м3.

По механизму оползневых процессов различают оползни: выдавливания, скольжения, выплывания, течения, проседания, разжижения.

Оползни выдавливания характерны для платформенных областей, где толщи осадочных пород залегают, как правило, горизонтально. Образуются вследствие развития процесса ползучести, переходящего в срез, на береговых склонах, вбортах глубоких карьеров и др.

Оползни скольжения распространены как в платформенных, так и в горно-складчатых областях. Возникают в результате скольжения блоков пород по ранее имевшейся или вновь сформировавшейся наклонной поверхности вследствие мгновенной потери прочности (хрупкого разрушения) или развития процесса ползучести. В горноскладчатых областях для оползней скольжения характерны значительные скорости смещения и большая разрушительная сила.

Оползни течения встречаются в любых регионально-геологических условиях. Образуются в глинистых породах или крупнообломочных отложениях с глинистым заполнителем и представляют собой вязкопластическое течение (часто в сочетании со скольжением) по наклонной поверхности вследствие возрастания напряжений и снижения прочности пород при увлажнении. Другие типы оползней связаны с более узким диапазоном горных пород и особыми инженерно-геологическими условиями и встречаются реже.

Оползни классифицируют также по морфологии, типу подсечки склона, глубине захвата пород смещением и др. Оползневые процессы наносят большой материальный ущерб и нередко сопровождаются человеческими жертвами. Основная причина возникновения оползней -- нарушение соотношения между сдвигающими силами и силами, препятствующими смещению горных пород, главным образом вследствие изменения напряжённого состояния и прочностных характеристик пород.

На развитие оползней оказывают влияние сейсмотектоническая активность, процессы выветривания, эрозии, абразии, суффозии, количество выпадающих осадков и характер их инфильтрации, гидрогеологические факторы, протаивание ипромерзание, а также многосторонняя деятельность человека. Успешная борьба с оползнями посредством склонно-укрепительных (в т.ч. водоотводных и дренажных) мероприятий ведётся в Москве, Киеве, Одессе, Волгограде, Горьком и других городах CCCP. На отдельных месторождениях осуществляется контроль за смещением оползающих масс вбортах карьеров.

При региональных исследованиях оползни изучаются методами инженерно-геологического картирования (в т.ч. аэрокосмосъёмки). Разведка месторождений сопровождается изучением особенностей структуры и морфодинамики зоны развития оползней, физико-механических свойств, слагающих её горных пород, оползневых деформаций. Для этой цели используется комплекс различных методов, включающий оползневую, трещинно-морфологическую съёмку, геодезические (в т.ч. фотограмметрические) измерения смещений, наблюдения за деформациями отдельных морфоэлементов, развитием трещин на поверхности склона и в сооружениях, измерения порового давления и напряжённого состояния склонов.

Помимо традиционных инженерно-геологических методов, широко применяются геофизические методы (сейсмоакустические, электроразведочные, радиоизотопные и др.). В результате исследований прогнозируется развитие оползней, уточняется тип их механизма, стадия полного оползневого цикла, в которой они находятся в момент изучения, ритмика процесса, количественное влияние отдельных факторов и их совокупности на ход развития процесса,устойчивость оползневых склонов, время возникновения и скорость оползневых смещений.

18. Образование, движение и типы ледников. Геологическая деятельность ледников

Ледник -- масса льда преимущественно атмосферного происхождения, испытывающая вязкопластическое течение под действиемсилы тяжести и принявшая форму потока, системы потоков, купола (щита) или плавучей плиты. Образуются ледники в результате накопления и последующего преобразования твёрдых атмосферных осадков (снега) при их положительном многолетнем балансе.

Условиями образования ледника являются: обилие атмосферных осадков, выпадающих при температуре ниже 0° С, накапливающихся выше так называемой снеговой линии (полосы, в пред. которой среднегодовое количество твердых осадков равно их убыли). Отрицательная температура сохраняет в пределах Северного и Южного полюсов, на Западном Кавказе (>2700 м.), в Гималаях (> 5500 м. ). При похолодании и увеличении влажности граница этой температуры перемещается вниз, при потеплении и уменьшении влажности - вверх.

Накапливающийся в течении многих тысяч лет лед превращается в зернистый - фирн, затем под давлением - в голубой прозрачный или глетчерный лед.

Характерной особенностью ледника является способность его перемещаться, что связано с пластичностью льда.

Наибольшая пластичность льда в нижней части ледника, который может как - бы выползать из - под вышележащей толщи и течь подобно пластичному веществу, независимо от рельефа местности. Скорость движения ледников от нескольких см. до 20 м. в сутки (ледники Гренландии - V = 5-20 м. в сутки). Средняя часть поверхности ледника перемещается быстрее, чем краевая. При расширении долины ледник, как река, стремится растечься по ней. Поэтому в нем появляются продольные трещины, а при увеличении уклона ложа и поперечные.

Различают 3 типа ледников: горный (альпийский), плоскогорный (скандинавский) и покровный (гренландский). Площадь под ледниками - 16 млн. км2 (10 %).

Ледники выполняют большую разрушительную, переносную и созидательную работу. Двигаясь по земной поверхности они дробят, крошат встречающиеся на пути обломки скал, истирают, бороздят и полируют поверхности горных пород, выпахивают рыхлые отложения, оставляя после себя вытянутые в направлении движения волны выпахивания. Захваченные ледниками обломки усиливают их разрушительную деятельность. Обработанные ледниками скалы - бараные лбы, а группа бараных лбов - курчавые скалы (Кольский полуостров, Финляндия).

Спускающиеся с гор ледники преобразуют эрозийные горные долины в ледниковые или троговые («троги» - от лат. «корыто») с крутыми отполированными склонами и плоским дном. Троги широко развиты в районах древнего и современного оледенения. Дно их - волнисто - бугристое, глассенные выступы твердых пород - ричели. Отложения ледника называются мореной. Морены движущиеся, разделяются на долины - внутренние, срединные и боковые, а отложенные - на конечные и основные .

Донные - состоят из продуктов постледникового выветривания и обломков пород ложа основания и состоят из крупных обломков, пылеватых и глинистых частиц.

Внутренние - слагаются из обломков, попавших в ледник извне и при таянии снега проникшего внутрь его.

Боковые - состоят из обломков осыпней, обвалов и бортов долины.

Срединные - образуются при слиянии боковых морен двух ледников. По числу этих морен можно определить число слившихся ледников.

Конечные - это валы обломочного материала (валуны, галька, щебень и т. д.), образовывающихся перед ледником и обращенные крутыми склонами в сторону ледника, пологими - в сторону движения ледника. Валы показывают границы движения ледника. Если ледник, отступая, останавливается несколько раз, то образуется несколько валов. У быстроотступающих ледников срединные, боковые, донные и внутренние морены объединяются в основную морену, образуются боковые валы.

Среди ледниковых отложений наиболее часто встречаются моренные глины и суглинки, а также валунные суглинки с крупными обломками. Морены не слоисты, залегают в виде карманов, валов, холмов и др. Мощность морен четвертичного определения 2 - 35 м., более ранних (PR и MZ) - до 180 м., которые метаморфизированы и называются тиллитами.

Отложения ледниковых водных потоков называют флювиогляциальными. Весь размытый материал выносится за пределы ледника, образуя обширные зандровые поля из песчано - глинистых и песчаных отложений.

Водно - ледниковые потоки образуют также холмообразные гряды, располагаясь рядами, высотой 50 м., ширина у основания 50 - 200 м. Сложены галечником, гравием, песком (Финляндия, Швеция).

Холмы, хаотично разбросанные по долине и приуроченные к краевым частям ледника, называются камами, которые сформировались на последнем этапе существования ледника (из поверхностных котловин озерного типа).

19. Геологическая деятельность океанов и морей

Геологическая деятельность моря главным образом сводится к разрушению горных пород берегов и дна, переносу обломков материала и отложению осадков, из которых впоследствии образуются осадочные горные породы морского происхождения.

Разрушительная деятельность моря заключается в разрушении берегов и дна и называется абразией, которая более всего проявляется у обрывистых берегов при больших прибрежных глубинах. Это обусловлено большой высотой волн и большим их давлением. Усиливает разрушительную деятельность содержащийся в морской воде обломочный материал и пузырьки воздуха, которые лопаются и возникает перепад давлений в десятки раз превышающие абразию. Под действием морских прибоев берег постепенно отодвигается и на его месте (на глубине 0 - 20 м) образуется ровная площадка - волноприбойная или абразионная терраса, ширина которой может быть > 9 км, уклон ~ 1°.

Если уровень моря долгое время остается постоянным, то крутой берег постепенно отступает и между ним и абразионной террасой возникает валунно - галечный пляж. Берег из абразионного становится аккумулятивным.

Берега интенсивно разрушаются при трансгрессии (наступлении) моря и превращаются, выходя из - под уровня воды, в морскую террасу при регрессии моря. Примеры: берега Норвегии и Новой Земли. Абразии не происходит при быстрых непрерывных поднятиях и на пологих берегах.

Разрушению берегов способствует также морские приливы и отливы, морские течения (Гольфстрим).

Морская вода переносит вещества в коллоидном, растворенном состоянии и в виде механических взвесей. Более грубый материал она волочит по дну.

Различают 2 вида перемещения рыхлого материала: поперечное (перпендикулярно линии берега) и продольное (параллельно береговой линии).

Поперечное перемещает рыхлый материал вследствие большей энергии волны идущей к берегу, чем уходящей от него. Естественная сортировка обломочного материала выглядит таким образом: крупнообломочный остается у берегов, а песчаный - на отдалении от них. Крупнообломочный материал может сформировать из валунов и гальки береговой вал.

При продольном перемещении обломочного материала скорость зависит от угла подхода волн к берегу: максимум будет при 45°.

По данным В. А. Обручева в Крыму между Алуштой и Феодосией при волнении в 1 балл обломочный материал за сутки перемещается приблизительно на 6 м, при 4 - х баллах - 45 м, при 8 - ми баллах - 100 м.

Перенос ветровыми волнами придонного материала наблюдается до глубины 10 м. Приливы и отливы приводят в движение всю массу воды, поэтому обломочный материал не отлагается (пролив Ла - Манш).

Созидательная деятельность моря. В области шельфа обломочный материал откладывается как у самого берега в волноприбойной полосе, так и вдали от него. Береговые валы сложены на крутых берегах крупнообломочным материалом, на пологих - среднеобломочным. Ширина - до 20 м, высота - 1,5 (на берегах океанов высота до 15 м). Нередко бывают 2 - 3 береговых вала.

При косом подходе волн обломочный материал накапливается у его изломов и выступов в виде мысов и кос. Мысы формируются у самого выступа, косы - сразу за ними. (Длина косы Тендер в Черном море - 90 км).

Терригенные осадки шельфа могут включать органогенные и химические, образующие обособленные. Органогенные: коралловые известняки и известняки - ракушечники. Химческие: образуются в местах слияния морских вод с речными, несущими соединения Fe, Al, Mn и др. Встречаются в них космические и эоловые элементы - продукты извержений вулканов.

Осадки шельфа откладываются вдоль берега шириной 250 - 300 км и расширяются в местах впадин рек до 600 км.

Осадки батиальной области представлены тонким алевритопелитовым материалом - синим, красным, зеленым, серым, обогащенным органическим веществом. В их состав входят также конкреции фосфоритов. Для батиальных осадков характерна однородность на больших площадях. Мощность составляет сотни метров.

Осадки абиссальной области представлены известковыми и кремнистыми илами и красной глубоководной глиной. Илы органогенные: фораминиферовые, птеронодовые и глобигериновые; кремнистые илы - диатомовые и радиоляриевые. Красная глубокая глина откладывается на глубине 3500 - 4000 м. Образование ее связано с продуктами разложения силикатов, попадающих на морское дно в виде вулканической, метеоритной, атмосферной пыли и коллоидных растворов, приносимых морскими течениями.

20. Магматизм. Вулканизм. Землетрясения

Магматизм -- термин, объединяющий эффузивные (вулканизм) и интрузивные процессы в развитии складчатых и платформенных областей. Под магматизмом понимают совокупность всех геологических процессов, движущей силой которых являетсямагма и её производные.

Магматизм является проявлением глубинной активности Земли; он тесно связан с ее развитием, тепловой историей и тектонической эволюцией.

Выделяют магматизм:

геосинклинальный,

платформенный,

океанический,

магматизм областей активизации.

По глубине проявления:

абиссальный,

гипабиссальный,

поверхностный.

По составу магмы:

ультраосновной,

основной,

средний,

кислый,

ультракислый.

В современную геологическую эпоху магматизм особенно развит в пределах Тихоокеанского геосинклинального пояса, срединно-океанических хребтов, рифтовых зон Африки и Средиземноморья и др. С магматизмом связано образование большого количества разнообразных месторождений полезных ископаемых.

ВУЛКАНИЗМ, совокупность процессов и явлений, связанных с перемещением магмы (вместе с газами и паром) в верхней мантии и земной коре, излиянием ее в виде лавы или выбросом на поверхность при вулканических извержениях (см. также ВУЛКАНЫ). Иногда большие объемы магмы остывают и затвердевают прежде, чем выйдут на поверхность Земли; в этом случае они образуют магматические интрузии.

Землетрясемния -- подземные толчки и колебания поверхности Земли, вызванные естественными причинами (главным образом тектоническими процессами), или (иногда) искусственными процессами (взрывы, заполнение водохранилищ, обрушение подземных полостей горных выработок). Небольшие толчки могут вызываться также подъёмом лавы при вулканических извержениях.

Ежегодно на всей Земле происходит около миллиона землетрясений, но большинство из них так незначительны, что они остаются незамеченными. Действительно сильные землетрясения, способные вызвать обширные разрушения, случаются на планете примерно раз в две недели. Большая их часть приходится на дно океанов, и поэтому не сопровождается катастрофическими последствиями (если землетрясение под океаном обходится без цунами).

Землетрясения наиболее известны по тем опустошениям, которые они способны произвести. Разрушения зданий и сооружений вызываются колебаниями почвы или гигантскими приливными волнами (цунами), возникающими при сейсмических смещениях на морском дне.

21. Магматические горные породы

Магматические горные породы -- это породы, образовавшиеся непосредственно из магмы (расплавленной массы преимущественно силикатного состава, образованной в глубинных зонах Земли), в результате её поступления в верхние горизонты Земли, охлаждения и застывания. В зависимости от условий застывания различают интрузивные (глубинные) и эффузивные(излившиеся) горные породы.

В основу классификации магматических положен их генезис, химический и минеральный состав.

По генезису магматические горные породы подразделяются на эффузивные и интрузивные.

Интрузивные породы образуются за счёт полной раскристаллизации магматического расплава. Образуются глубоко в недрах Земли (от 5 до 40 км) в течение большого времени, при относительно постоянных температуре и давлении. Наиболее распространённые интрузивные породы - это граниты, диориты, габбро, сиениты.

Эффузивные породы образуются за счёт излияния вулканических лав на поверхность Земли, или в её недрах в приповерхностных условиях (до 5 км). Наиболее распространённые эффузивные породы - это базальты, диабазы, андезиты, андезито-базальты, риолиты, дациты, трахиты.

По степени вторичных изменений интрузивные породы делятся на кайнотипные, «молодые», неизменённые, и палеотипные, «древние», в той или иной степени изменённые и перекристаллизованные главным образом под влиянием времени.

К эффузивным породам относятся также вулканогенно-обломочные породы, образующиеся при извержениях вулканов и состоящие из различных обломков пирокластитов (туф, вулканические брекчии). Такие породы называются пирокластическими.

В основе химической классификации лежит процентное содержание кремнезёма (SiO2) в породе. По этому показателю выделяют ультракислые, кислые, средние,основные и ультраосновные породы, о чём подробно рассказывается при описании химического состава магматических горных пород. Чем больше SiO2 в породе, тем она светлее.

22. Метаморфизм. Метаморфические горные породы

Метаморфизм (греч. metamorphoуmai -- подвергаюсь превращению, преображаюсь) -- процесс твердофазного минерального и структурного изменения горных пород под воздействием температуры и давления в присутствии флюида.

Выделяют изохимический метаморфизм -- при котором химический состав породы меняется несущественно, и не изохимический метаморфизм (метасоматоз) для которого характерно заметное изменение химического состава породы, в результате переноса компонентов флюидом.

По размеру ареалов распространения метаморфических пород, их структурному положению и причинам метаморфизма выделяются:

Региональный метаморфизм который затрагивает значительные объемы земной коры, и распространен на больших площадях.

Метаморфизм сверхвысоких давлений

Контактовый метаморфизм приурочен к магматическим интрузиям и происходит от тепла остывающей магмы.

Динамометаморфизм происходит в зонах разломов, связан со значительной деформацией пород.

Импактный метаморфизм происходит при ударе метеорита о поверхность планеты.

Автометаморфизм

Основными факторами метаморфизма являются температура, давление и флюид.

Метаморфические горные породы -- горные породы, образованные в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных и магматических горных пород вследствие изменения физико-химических условий. Благодаря движениям земной коры,осадочные горные породы и магматические горные породы подвергаются воздействию высокой температуры, большого давления и различных газовых и водных растворов, при этом они начинают изменяться.

Текстура пород, как пространственная характеристика свойств породы, отражает способ заполнения пространства.

Сланцевая: большое распространение в метаморфических породах получили листоватые, чешуйчатые и пластинчатые минералы, что связано с их приспособлением к кристаллизации в условиях высоких давлений. Это выражается в сланцеватости горных пород, которая характеризуется тем, что породы распадаются на тонкие плитки и пластинки.

Полосчатая -- чередование различных по минеральному составу полос (например, у циполина), образующихся при наследовании текстур осадочных пород.

Пятнистая -- наличие в породе пятен, отличающихся по цвету, составу, устойчивости к выветриванию.

Массивная -- отсутствие ориентировки породообразующих минералов.

Плойчатая -- когда под влиянием давления порода собрана в мелкие складки.

Миндалекаменная -- представленная более или менее округлыми или овальными агрегатами среди сланцеватой массы породы.

Катакластическая -- отличающаяся раздроблением и деформацией минералов.