Литосфера, рельеф, горные породы

Литосфера — твёрдая каменная оболочка Земли. Рельеф, полезные ископаемые, землетрясения и вулканы, почва — всё это связано с процессами в литосфере. Литосфера непрерывно взаимодействует с другими оболочками: вода и ветер её разрушают, организмы создают почву, а рельеф формирует климат и реки. В этой теме нужно различать внутреннее строение Земли, внутренние и внешние силы, типы горных пород и формы рельефа.

§1. Внутреннее строение Земли

Средний радиус Земли — около 6371 км. Недра нельзя увидеть напрямую; учёные изучают их по тому, как сейсмические волны с разной скоростью проходят через разные слои. Земля состоит из оболочек:

• Земная кора — самый тонкий слой. Материковая кора 30–70 км (под горами толще), в ней осадочный, «гранитный» и «базальтовый» слои. Океаническая кора 5–10 км, «гранитного» слоя в ней нет.
• Мантия — до глубины около 2900 км, основная часть объёма Земли. В её верхней части есть более мягкий, пластичный слой — астеносфера; по нему перемещаются литосферные плиты.
• Ядро — внешнее (жидкое) и внутреннее (твёрдое), в основном из железа и никеля. Магнитное поле Земли связано с движениями во внешнем ядре.

С глубиной температура растёт: в верхней части коры в среднем примерно на 3 °C на каждые 100 м. Это тепло используют как геотермальную энергию.

Пример

На поверхности (у устья шахты) +10 °C. Какой будет температура в шахте на глубине 1500 м (+3 °C на 100 м)?

1. Глубина в сотнях метров: 1500 / 100 = 15.
2. Рост: 15 · 3 = 45 °C.
3. Температура: 10 + 45 = 55 °C. Ответ: около +55 °C.

§2. Литосферные плиты и внутренние силы

В начале XX века А. Вегенер выдвинул идею дрейфа материков: нынешние материки когда-то составляли единый материк Пангею. Современная теория литосферных плит развила эту идею. Литосфера разделена на крупные плиты (Евразийская, Африканская, Северо-Американская, Южно-Американская, Тихоокеанская, Индо-Австралийская, Антарктическая и др.). Они перемещаются на несколько сантиметров в год.

• Плиты расходятся — образуются срединно-океанические хребты и рифтовые долины (Восточно-Африканский рифт).
• Плиты сталкиваются — при столкновении двух материковых плит поднимаются складчатые горы (Гималаи: Индийская плита давит на Евразийскую); если океаническая плита уходит под материковую — глубоководные желоба и вулканы (Тихоокеанское «огненное кольцо», Анды).
• Плиты скользят вдоль друг друга — происходят сильные землетрясения.

Внутренние силы (эндогенные процессы): тектонические движения, вулканизм, землетрясения. Место зарождения землетрясения в недрах — гипоцентр (очаг), точка на поверхности над ним — эпицентр. Сила землетрясения измеряется в баллах (по разрушениям), магнитуда — по шкале Рихтера (по выделившейся энергии). Горная часть Средней Азии сейсмически активна; яркий пример — Ташкентское землетрясение 1966 года.
Части вулкана: магматический очаг, канал (жерло), кратер. Магма, излившаяся на поверхность, называется лавой. В вулканических районах встречаются гейзеры — периодически фонтанирующие горячие источники (Исландия, Камчатка).

Пример

Плита смещается на 5 см в год. Какое расстояние она пройдёт за 1 млн лет?

1. Годовое смещение: 5 см = 0,05 м.
2. Всего: 0,05 · 1 000 000 = 50 000 м.
3. Ответ: 50 км — медленно, но за геологическое время огромное расстояние.

§3. Горные породы и полезные ископаемые

По происхождению различают три типа горных пород:

• Магматические — образуются при остывании магмы: гранит (медленно остывает на глубине, крупнокристаллический), базальт (быстро остывает на поверхности). С ними часто связаны рудные ископаемые (железо, медь, золото).
• Осадочные — образуются при послойном накоплении продуктов разрушения пород и остатков организмов: песок, глина, известняк, каменный уголь, нефть, газ, соли. Накапливаются в осадочном чехле платформ и во впадинах.
• Метаморфические — изменённые под действием высоких температуры и давления: мрамор (из известняка), гнейс (из гранита), сланец (из глины).

Крупные устойчивые участки коры называются платформами (под равнинами), подвижные — складчатыми областями (горы). Выход древних пород платформы на поверхность называют щитом.

Полезные ископаемые делят на три группы: рудные (металлы), нерудные (соль, фосфориты, строительные материалы) и топливные (уголь, нефть, газ). Примеры из Узбекистана: золоторудное месторождение Мурунтау в Кызылкумах (связано с древними породами), медные месторождения у Алмалыка (Кураминский хребет), Ангренское месторождение угля, газовые месторождения Шуртан и Газли (осадочные толщи). Эти примеры подтверждают правило: руды — в горах и на щитах, топливо — в осадочных впадинах.

§4. Внешние силы и выветривание

Если внутренние силы поднимают и дробят рельеф, то внешние силы (экзогенные процессы) разрушают и выравнивают его. Их источник энергии — Солнце.

• Выветривание — разрушение пород на месте: физическое (колебания температуры: в тропических пустынях днём очень жарко, ночью прохладно — породы трескаются; замерзание воды в трещинах), химическое (растворение под действием воды и кислорода), биологическое (корни растений, организмы).
• Ветер — создаёт барханы и дюны, шлифует породы.
• Текучие воды — прорезают овраги и речные долины, откладывают наносы.
• Ледники — выпахивают долины, оставляют морены.
• Морские волны — разрушают берега.
• Подземные воды — растворяют известняки и образуют пещеры (карст).

Пример

Вопрос: «К какому процессу приводят резкие суточные колебания температуры в тропических пустынях?»

1. Днём порода нагревается и расширяется, ночью остывает и сжимается.
2. При повторении внутренние напряжения создают трещины, порода дробится.
3. Ответ: физическое выветривание.

§5. Формы рельефа

Рельеф — совокупность неровностей земной поверхности. Крупнейшие формы — материки и океанические впадины, крупные — горы и равнины.

Суша ниже уровня моря называется впадиной (депрессией). Абсолютная высота отсчитывается от уровня моря, относительная — от одной точки до другой. Высшая точка — Джомолунгма (Эверест, 8848 м), самое глубокое место — Марианский желоб (около 11 км).

§6. Почва

Почва — плодородный верхний слой литосферы. Основатель почвоведения — В. В. Докучаев. Почва образуется под действием пяти факторов: материнской породы, климата, организмов, рельефа и времени. Плодородие зависит от содержания гумуса (перегноя): богаче всего чернозёмы степей, на равнинах Узбекистана — серозёмы. Почва образуется очень медленно, поэтому её нужно защищать от эрозии и засоления.

Проверьте себя

1. Какого слоя нет в океанической коре?

2. Как образовались Гималаи?

3. К какому типу пород относится мрамор?

4. С какими породами связана нефть?

5. Как называется равнина на высоте 350 м?

6. По какой шкале измеряют магнитуду землетрясения?

7. На поверхности +12 °C. Температура на глубине 2000 м (+3 °C на 100 м)?

8. Как называется точка поверхности над очагом землетрясения?

Типичные ошибки

• Считать океаническую кору толще материковой — наоборот, она тоньше.
• Относить мрамор к осадочным породам — он метаморфический.
• Путать силу землетрясения (баллы) и магнитуду (Рихтер).
• Связывать нефть и газ с магматическими породами — они в осадочных толщах.
• Путать гипоцентр и эпицентр: гипоцентр — в глубине, эпицентр — на поверхности.