Движение вещества Земли

Размещено на http://www.allbest.ru/

Учреждение образования

«Гомельский государственный университет имени Франциска скорины»

Геолого-географический факультет

Кафедра географии и геологии

Реферат по теме

Движение вещества Земли

Выполнила: студентка 1 курса, группы Г-11

Быковская Татьяна Геннадьевна

Проверила: Грузинова Валерия Леонидовна

2016

Введение

Земля состоит из оболочек, для каждой из которых характерны свои формы движения вещества, своя скорость вращения. Вещество жидкого ядра Земли вращается медленнее, чем ее мантия и кора, отставая от внешних оболочек на один оборот приблизительно за 2 тыс. лет. В результате общая картина изолиний магнитного поля нашей планеты систематически смещается в западном направлении со скоростью около 0,2° в год по долготе. Скорость смещения вещества ядра относительно мантии Земли, которое является причиной наблюдаемого дрейфа аномалий, достигает, таким образом, нескольких километров в год, в сотни тысяч раз превышая скорости перемещений литосферных плит. Для перемещений вещества в верхней мантии Земли, интенсивность которых можно установить по быстроте «всплывания» континентальной литосферы после снятия с нее ледниковых нагрузок, характерны скорости, измеряемые десятками метров в год. Они в сотни раз меньше скоростей движений вещества ядра; и все же вещество астеносферы перемещается в сотни раз быстрее, чем вещество верхних горизонтов литосферы Земли.

Но эта подвижная оболочка подвержена достаточно активным деформациям. В этом можно убедиться, рассматривая космические снимки Земли. Космические изображения Земли не похожи на карты! Главное различие заключается в динамичности и подвижности земной поверхности, с удивительной отчетливостью отраженной на космических снимках и совершенно не передаваемой географическими картами.

1. Оценка вязкости астеносферы, мантии и ядра

Характер тектонических процессов, протекающих на разных уровнях в твердой Земле, в значительной степени зависит от физических свойств отдельных ее оболочек. Важнейшим показателем этих свойств является вязкость. Вязкость горных пород зависит от содержания воды, их температуры и давления. Температура и давление, закономерно возрастая с глубиной, дают возможность рассчитать изменение вязкости в этом направлении. При этом температурные условия зависят от величины теплового потока, который в свою очередь зависит от возраста коры, особенно океанской. Косвенными показателями вязкости являются скорости распространения сейсмических волн и сейсмическая активность: чем последняя выше, тем с более вязкими, более хрупкими породами мы имеем дело, а отсутствие сейсмичности указывает на переход от хрупкого к пластичному состоянию.

Различия в вязкости сказываются уже при деформации верхнего - осадочного слоя земной коры. В его составе принято выделять по деформационным свойствам два типа пород - компетентные и некомпетентные. Первые достаточно упруги, способны передавать напряжения на значительные расстояния, сохраняют свою мощность и в основном определяют форму образующихся складок, их основной каркас. К компетентным породам относятся известняки, доломиты, массивные песчаники, вулканические лавы, образующие достаточно мощные слои. Некомпетентные породы обладают повышенной пластичностью, изменяют свою мощность при складкообразовании, ведут себя пассивно и приспосабливаются к форме складок, образуемых компетентными породами. К некомпетентным породам принадлежат глины, соли, гипсы, отчасти мергели и толщи тонкого переслаивания. При чередовании в разрезе компетентных и некомпетентных пород нередко наблюдается дисгармоничная складчатость, в которой компетентные породы образуют крупные складки, а некомпетентные обнаруживают более мелкую и сложную складчатость.

В континентальной коре высокой вязкостью и хрупкостью обладает ее верхняя часть до глубины 10-15 км; в ее пределах и сосредоточена основная сейсмическая активность. Нижняя кора начиная с глубины 15-20 км оказывается существенно пластичной. В некоторых случаях, а именно при более высоком тепловом потоке в верхах нижней коры, на уровне границы Конрада наблюдается новое повышение вязкости и тогда вырисовывается два минимума вязкости - один в низах верхней коры, другой в нижней коре. На уровне границы Мохо вязкость снова возрастает, затем постепенно снижаясь в литосферной мантии, вплоть до границы астеносферы. Таким образом, в континентальной литосфере выделяются один или два уровня пониженной вязкости - в нижней и средней коре, что и обусловливает ее тектоническую расслоенность и различное поведение коры и литосферной мантии в процессе перемещения и деформаций литосферных плит с континентальной корой.

Иные соотношения наблюдаются в океанической литосфере. Общей тенденцией является сначала, до глубины порядка 5 км, резкое возрастание вязкости, затем ее постепенный рост с дальнейшим увеличением глубины, сменяющийся значительно более быстрым падением к границе астеносферы. При этом наблюдается сильная зависимость от возраста литосферы, определяющего степень ее разогрева. Чем моложе океанская литосфера, тем на меньшей глубине начинается падение вязкости. В литосфере с возрастом 30 млн лет и менее на границе Мохо отмечается понижение вязкости.

Переход от литосферы к астеносфере знаменуется более или менее резким, в зависимости от величины теплового потока, понижением вязкости. Вязкость астеносферы под континентами составляет 10²¹-10²² П (пуаз), под океанами - 10¹⁹-10²⁰ П по сравнению с 10²²-10²⁶ и 10²²-10²⁵ П для литосферы. В отличие от литосферы астеносфера не обладает пределом прочности и ее вещество способно к деформации (течению) даже под действием очень малых избыточных давлений. Именно этим в конечном счете обеспечивается изостатическое равновесие литосферы - при возрастании на нее нагрузок и погружении происходит отток астеносферы на глубине и ее нагнетание в область утонения литосферы вследствие денудации или других причин. В подастеносферной мантии вязкость должна быть выше, чем в астеносфере, но ее определение затрудняется отсутствием достоверных сведений о температуре на соответствующей глубине. Исходя из того, что вязкость здесь не должна препятствовать конвекции, вязкость средней мантии до глубины 670 км принимается 10²²- 10²³ П, а нижней мантии - 10²³-10²⁴ П.

Оценки вязкости внешнего жидкого ядра Земли весьма неоднозначны. Новые исследования показывают, что при большом давлении вязкость жидкого ядра на поверхности составляет 10 ,а на его нижней границе 10^11.

2. Круговорот вещества Земли

КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ на Земле - повторяющиеся процессы превращения и перемещения вещества в природе, имеющие более или менее циклический характер. Общий круговорот веществ складывается из отдельных процессов (круговорот воды, газов, химических элементов), которые не являются полностью обратимыми, т. к. происходит рассеяние вещества, изменение его состава и т. д. С появлением жизни на Земле огромную роль в круговороте веществ играют живые организмы (круговорот кислорода, углерода, водорода, кальция и других биогенных элементов). Глобальное, сравнимое с геологическими процессами влияние на круговорот веществ оказывает деятельность человека, в результате которой возникают новые и изменяются сложившиеся в природе пути миграции веществ, появляются новые вещества и т. д. Глубокое изучение превращений вещества и энергии в природе и учет последствий, связанных с воздействием на эти процессы деятельности человека, - необходимое условие сохранения окружающей среды в пригодном для жизни состоянии. Круговорот веществ осуществляется при непрерывном поступлении (потоке) внешней энергии Солнца и внутренней энергии Земли. В зависимости от движущей силы, с определенной долей условности, внутри круговорота веществ можно выделить геологический, биологический и антропогенный круговороты.

Вещество земной коры поступает из мантии путем выплавления, дегазации и выноса в верхние горизонты Земного шара. Практически все вещества земной коры с разной скоростью и в разных количествах проходят через организмы. Однако для жизни необходимы около 20 биогенных элементов. Эти элементы, постоянно входящие в состав организмов, необходимы им для жизнедеятельности.

В настоящее время в составе вещества земной коры установлено более 300 химических элементов и их изотопов. На восемь из них приходится около 99 % вещества земной коры. Небольшую часть составляют такие элементы, как титан, водород, углерод, хлор.

Распространенность элементов в Солнечной системе определяют из анализа вещества земной коры, Луны, метеоритов, солнечного ветра) и из спектроскопического анализа излучения солнечной фотосферы и короны. Распространенности элементов за пределами Солнечной системы определяют с помощью анализа излучения фотосфер звезд, туманностей, межзвездного газа, галактик, а также анализа состава галактического космического излучения. К настоящему времени чрезвычайно трудоемкая работа по определению относительного содержания элементов в различных космических объектах в основном завершена, и наши представления о главных особенностях распространенности элементов в будущем, видимо, не претерпят кардинальных изменений.

Поскольку на земной поверхности основной технобио-геохимический поток направлен в рамках большого геологического круговорота веществ для 70 % суши в океан и для 30 % - в замкнутые бессточные депрессии, но всегда от более высоких отметок к более низким, в результате действия гравитационных сил соответственно идет и дифференциация вещества земной коры от высоких отметок к низким, от суши к океану. Обратные потоки (атмосферный перенос, деятельность человека, тектонические движения, вулканизм, миграция организмов) в какой-то мере усложняют это общее нисходящее движение вещества, создавая локальные миграционные циклы, но не меняют его в целом.

3. Контракция и тектогенез перисферы

В основе механизма формирования оболочек Земли лежат, как было показано, процессы физико-химических реакций и последующая термогравитационная дифференциация в области внешнего ядра и в астеносфере. Эволюция протовещества сопровождается ростом металлического ядра, что неизбежно ведет к уплотнению глубинного вещества и уменьшению общего объема Земли. Рассматриваемый процесс усиливается потерей массы за счет диссипации водорода, гелия, аргона и, возможно, других летучих, а также теплопотерями. К другим летучим относятся пары и газы воды, азота, хлора, серы, фтора, углекислого газа, вулканические дымы HСl и HF и др., перебрасываемые из недр Земли через астеносферу на поверхность, в гидросферу и атмосферу, захороняемые в породах литосферы.

Уменьшение объема Земли должно сопровождаться сокращением площади ее поверхности. Анализ гипсометрической кривой и данные по поверхности выравнивания показывают, что примерно 90% поверхности Земли занимают равнины и лишь около 10% - горные вулканические образования и глубоководные желоба. В общепланетарном масштабе рельеф Земли представляет собой две поверхности выравнивания, ступенью материкового склона смещенные относительно друг друга. Это континентальные и океанические платформы. Внутри их различают ступени более высокого порядка, а по границам равнин, как правило, располагаются линейно вытянутые узкие горные области. Лестницы террас на их склонах отчетливо фиксируют этапы относительного опускания прилегающих платформенных равнин.

Рельеф Земли отображает прежде всего уровни различного опускания ее поверхности. Все горные системы располагаются по границам этих ступеней, т.е. по границам различно опущенных относительно друг друга поверхностей выравнивания. Сокращение поверхности Земли вследствие уменьшения ее объема и прогрессирующего уменьшения радиуса ведет к увеличению контрастности и глубины расчлененности рельефа твердой перисферы. Следовательно, размах амплитуды дифференцированности рельефа планеты прямо пропорционален экзогенному фактору, характеризующему интенсивность разрушения рельефа, что в конечном итоге определяется наличием или отсутствием свободной воды на поверхности планеты.

Важнейшие тектонические следствия контракции

1. Сокращение поверхности Земли, вследствие уменьшения ее объема и прогрессивного уменьшения радиуса, ведет к увеличению контрастности и глубины расчлененности рельефа перисферы.

2. Океанические бассейны и континентальные блоки - это наинизшие гармоники контракции, образовавшиеся в начальный период сжатия перисферы, пассивно приспосабливающейся к внутреннему уменьшению объема сферы. тектонический земля астеносфера контракция

Впадины и возвышенности в пределах этих главных геотектур суть гармоники сжатия более высокого порядка, наложившиеся в более поздние этапы развития Земли на основные гармоники контракции и отражающие дальнейший процесс уменьшения площади поверхности Земли.

3. В пределах перисферы не могут происходить поднятия отдельных его сегментов. Вся поверхность ее - суть чередования разнообразных по форме уровней различной скорости и амплитуды опусканий, впадин и остаточных возвышенностей.

4. Наиболее древними остаточными возвышенностями являются щиты. В результате длительной денудации они должны иметь сокращенную мощность земной коры в целом и гранитометаморфического слоя в частности.

5. Рифтовые системы океанических бассейнов отражают кайнозойский этап аккреции Земли. Их раскрытие обусловлено быстрым опусканием прилегающих участков котловин и растягивающими напряжениями на своде остаточной возвышенности. Возникшие при этом глубокие разломы явились подводящими каналами вулканизма, приведшего к формированию сложнорасчлененного рельефа в области гребня (на своде структуры).

6. Трансгрессия - это эпохи длительной задержки аккреции поверхности Земли; регрессии, наоборот, - интенсивных ее опусканий. Границы этих эпох должны характеризоваться тектонической активизацией, вулканизмом и землетрясениями - то, что ныне называют эпохами «складчатости». Следовательно, в период регрессии тектоническая активность перисферы усиливается. Современная эпоха регрессии как раз и характеризуется таким усилением активности.

7. Складчатость пород - это, по существу, дислокационная и гравитационная складчатость, возникающая на границах относительного смещения блоков и наклонных поверхностей жесткой литосферы. В целом она должна затухать с глубиной прогиба. Здесь же на границах блоков при значительных амплитудах быстрых опусканий должны возникать интрузивно-эффузивные образования.

Литература

1. http://www.astrolabe-gps.ru/zem/post_1067428452.html.

2. http://www.pppa.ru/additional/04geo/18/geotek1803.php.

3. http://ufn.ru/ru/articles/2009/1/d/.

4. http://enc-dic.com/word/k/Krugovorot-veschestv-zemle-41177.html.

5. http://www.ngpedia.ru/id405433p2.html.

6. http://elib.albertina.ru.

Размещено на Allbest.ru