Быстрые и медленные движения земной коры. Медленные движения земной коры. Типы движения коры

На первый взгляд земная кора кажется совершенно устойчивой и неподвижной. В действительности земная кора постоянно перемещается, но большая часть изменений совершается медленно и не воспринимается органами чувств человека. Некоторые последствия смещения земной коры носят разрушительный характер, например, землетрясения, извержения вулканов.

Причинами тектонических движений земной коры является перемещение вещества мантии, которое обусловлено внутренней энергией Земли. В пограничном слое между литосферой и мантией температура составляет более 1500 °C. Сильно нагретые породы находятся под давлением вышележащих пластов литосферы, что вызывает появление эффекта «парового котла» и провоцирует перемещение земной коры. Различают следующие виды движений земной коры: колебательные, разрывные, складкообразовательные.

Колебательные движения очень медленные и неощутимы для человечества. В результате таких движений кора смещается в вертикальной плоскости – на одних участках поднимается, на других – опускается. Протекание таких процессов можно определить с помощью специальных устройств. Так, было выявлено, что Приднепровская возвышенность ежегодно поднимается на 9,5 мм, а северо-восточная область Восточноевропейской равнины опускается на 12 мм в год. Вертикальные колебательные движения земной коры выступают провоцирующим фактором наступления морей на сушу. Если земная кора опускается ниже уровня моря, то наблюдается трансгрессия (наступление моря), если поднимается выше – регрессия (отступление моря). В наше время в Европе регрессия происходит на Скандинавском полуострове, в Исландии. Трансгрессия наблюдается в Голландии, на севере Италии, на юге Великобритании, на территории Причерноморской низменности. Характерная черта опускания суши – формирование морских заливов в устьях рек (лиманов). При поднятии земной коры морское дно превращается в сушу. Так произошло образование первичных морских равнин: Туранской, Западно-Сибирской, Амазонской, т.д.

Разрывные движения земной коры происходят, если горные породы не обладают достаточной прочностью, чтобы выдержать воздействие внутренних сил Земли. В этом случае в земной коре появляются разломы (трещины) с вертикальным смещением горных пород. Те участки, которые опустились, называют грабенами, поднявшиеся – горстами. Их чередование обусловливает появление глыбовых (возрожденных) горных систем, например, Саянские, Алтай, Аппалачи, др. Отличия глыбовых гор от складчатых имеются во внешнем виде и внутреннем строении. Для таких гор характерны отвесные склоны и широкие, уплощенные долины. Пласты горных пород смещаются друг относительно друга. Некоторые грабены в таких горных массивах могут заполняться водой с образованием глубоких горных озер (Байкал, Таньганьика, др.).

Складкообразовательные движения земной коры происходят, когда пласты горных пород пластичны, и внутренние силы Земли способствуют смятию их в складки в результате встречных перемещений горных пород в горизонтальной плоскости. Если направление силы сдавления вертикальное, то породы могут смещаться, если горизонтальное – то формируются складки. Форма и размеры складок различны. Складки в земной коре образуются на большой глубине, позднее они могут быть подняты на поверхность под влиянием внутренних сил. Так появились складчатые горы: Альпы, Кавказские, Гималаи, Анды. В таких горных системах складки четко заметны в тех местах, где они выходят на земную поверхность.

Похожие материалы:

Колебательные движения земной коры

медленные поднятия и опускания земной коры, происходящие повсеместно и непрерывно. Благодаря им земная кора никогда не остаётся в покое: она всегда разделена на участки, одни из которых поднимаются, другие прогибаются. К. д. з. к. происходили на протяжении всех прошлых геологических периодов и продолжаются сейчас. Они определяют размещение и изменение очертаний суши и моря на поверхности Земли, лежат в основе образования и развития ее рельефа.

Методы изучения К. д. з. к. различны для прошлых геологических периодов, антропогенового периода и современной эпохи. Для выявления современных движений, происходивших в историческое время и продолжающихся ныне, применяют геодезические методы, основанные на длительных наблюдениях над уровнем моря или на повторных точных нивелировках. Эти наблюдения показывают, что обычная скорость современных К. д. з. к. измеряется миллиметрами (до 2-3 см ) в год. К. д. з. к., начавшиеся с неогена и создавшие современные формы рельефа, называются новейшими и изучаются главным образом методами геоморфологии (см. Неотектоника). К. д. з. к. более ранних геологических периодов запечатлены в составе, слоистости и мощности отложений.

Основные закономерности, связанные с К. д. з. к., разработал А. П. Карпинский. Его выводы получили развитие в работах А. Д. Архангельского. В дальнейшем проблему К. д. з. к. развивали М. М. Тетяев, Г. Ф. Мирчинк, Н. М. Страхов, В. В. Белоусов, А. Б. Ронов, В. Е. Хаян и др.

За рубежом К. д. з. к. были выделены в конце 19 в. американским геологом Г. Джильбертом под названием эпейрогенических. В 20 в. изучением этих движений занимались французский геолог Э. Ог, немецкие геологи Х. Штилле, С. Бубнов и др. Исследованиями выявлены две разновидности К. д. з. к.: общие колебательные движения и волновые. Общие К. д. з. к. выражаются в одновременном поднятии или опускании обширных областей, охватывающих целый материк или значительную его часть. Благодаря общим колебательным движениям происходят трансгрессии и регрессии, меняются очертания суши и моря, изменяется состав морских осадков по вертикали, образуется их слоистость, возникают морские и речные террасы и так далее. Общие колебания состоят из движений многих порядков, наложенных друг на друга. Наиболее крупные общие колебания имеют период, измеряемый 200-300 млн. лет. Они лежат в основе тектонических циклов, которые проявляются прежде всего в повторяемости крупных трансгрессий и регрессий. На их фоне происходят частые трансгрессии и регрессии с меньшим периодом. Самые короткие циклы трансгрессий и регрессий измеряются тысячами и даже сотнями лет. Чем короче период цикла, тем более локально он проявляется. Средняя скорость общих колебаний, измеренная за длительный геологический срок, обычно выражается в сотых и десятых долях мм в год. Отдельные кратковременные колебания высших порядков происходят значительно быстрее, со скоростью, близкой к скорости современных К. д. з. к.

Волновые К. д. з. к. накладываются на общие колебания и выражаются в длительном расчленении любого крупного участка поверхности на зоны поднятий и прогибаний. Эти движения фиксируются в рельефе земной поверхности и распределении фаций и мощности осадочных отложений. Их амплитуда может достигать 15-20 км.

В развитии волновых К. д. з. к. наблюдаются различные режимы, из которых основные - геосинклинальный и платформенный. В геосинклиналях волновые К. д. з. к. очень контрастны и имеют большую амплитуду: узкие (в несколько десятков км ) зоны поднятия и прогибания тесно примыкают друг к другу и часто разделены глубинными разломами. На платформах К. д. з. к. характеризуются малой амплитудой (до нескольких км ) и крайне слабой контрастностью: широкие (сотни и тысячи км ), в плане округлые области медленного поднятия и опускания коры плавно и постепенно переходят друг в друга.

Поскольку в течение геологической истории материков в целом геосинклинальный режим постепенно уступал свое место платформенному, К. д. з. к. более поздних периодов суммарно менее интенсивны, чем те же движения в более ранние периоды. Однако в областях тектонической активизации (например, в Тянь-Шане) К. д. з. к. снова приобретают чрезвычайно высокую интенсивность, хотя ранее там уже устанавливался на длительное время спокойный платформенный режим.

На поверхности островов и шельфового дна морей наблюдаются признаки древних, новейших и современных К. д. з. к. О К. д. з. к. на дне глубоких океанов известно очень мало.

Предполагается связь К. д. з. к. с изменениями плотности материала в верхней мантии и в глубине земной коры и с его перемещениями (см. Тектонические гипотезы).

Изучение К. д. з. к. имеет большой практический интерес, поскольку оно помогает устанавливать закономерности распределения в земной коре таких формаций осадочных пород, с которыми связаны залежи полезных ископаемых (нефть, газ, уголь, осадочные руды Fe, Mn, фосфоритов, бокситов и др.).

Лит.: Карпинский А. П., Общий характер колебаний земной коры в пределах Европейской России, в кн.: Собр. соч. т. 2. М. - Л., 1939; Страхов Н. М., Основы исторической геологии, т. 1-2, М. - Л., 1948; Ронов А. Б., История осадконакопления и колебательных движений Европейской части СССР (по данным объемного метода), «Тр. Геофизического института АН СССР», 1949, т. 3 (130); его же. Некоторые общие закономерности развития колебательных движений материков (по данным объемного метода), в кн.: Проблемы тектоники, М., 1961; Белоусов В. В., Основные вопросы геотектоники, 2 изд., М., 1962; Хаин В. Е., Общая геотектоника, М., 1964.

В. В. Белоусов.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Колебательные движения земной коры" в других словарях:

Повсеместно и постоянно проявляющиеся медленные поднятия и опускания земной коры, сменяющие друг друга во времени и пространстве. Скорость колебательных движений земной коры от сотых долей мм до нескольких см в год. Были выделены в кон. 19 в. Г.… … Большой Энциклопедический словарь

колебательные движения (земной коры) - — Тематики нефтегазовая промышленность EN warping movements … Справочник технического переводчика

Повсеместно и постоянно проявляющиеся медленные поднятия и опускания земной коры, сменяющие друг друга во времени и пространстве. Скорость колебательных движений земной коры от сотых долей миллиметра до нескольких сантиметров в год. Были выделены … Энциклопедический словарь

Повсеместно и постоянно проявляющиеся медленные поднятия и опускания земной коры, сменяющие друг друга во времени и пространстве. Скорость К. д. з. к. от сотых долей мм до неск. см в год. Были выделены в кон. 19 в. Г. К. Джильбертом под назв.… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Движения земной коры, вызывающие перемещение земной поверхности в перпендикулярном направлении к ней, то есть параллельном радиусу Земли (поэтому они иногда ещё называются радиальными). Обычно именуются колебательными движениями земной… …

Тангенциальные движения земной коры, движения, происходящие в направлении, параллельном (касательном) земной поверхности. Противопоставляются вертикальным (радиальным) движениям коры (см. Колебательные движения земной коры). Проявлениями… … Большая советская энциклопедия

Волнообразно колебательные движения земной коры, сопряжённые длительные поднятия и опускания смежных участков земной поверхности. На платформах ширина зон поднятий и опусканий составляет 500 600 км, в геосинклинальных и орогенных поясах… … Большая советская энциклопедия

Медленные длительно протекающие поднятия и опускания земной поверхности, вызванные вертикальными движениями земной коры. См. также Колебательные движения земной коры … Большая советская энциклопедия

Строение земной коры, геологические структуры, закономерности их расположения и развития изучает раздел геологии - геотектоника. Рассмотрение движений земной коры в данной главе является представлением внутриплитной тектоники. Движения земной коры, вызывающие изменение залегания геологических тел, называют тектоническими движениями.

КРАТКИЙ ОЧЕРК СОВРЕМЕННОЙ ТЕОРИИ

ТЕКТОНИКИ ПЛИТ

В начале XX в. проф. Альфред Вегенер выдвинул гипотезу, которая послужила началом разработки принципиально новой геологической теории, описывающей формирование континентов и океанов на Земле. В настоящее время мобилистская теория тектоники плит наиболее точно описывает структуру верхних геосфер Земли, ее развитие и возникающие при этом геологические процессы и явления.

Простая и наглядная гипотеза А. Вегенера заключается в том, что в начале мезозоя, около 200 млн лет назад, все существующие ныне материки были сгруппированы в единый суперконтинент, названный А. Вегенером Пангеей. Пангея состояла из двух крупных частей: северной - Лавразии, включавшей в себя Европу, Азию (без Индостана), Северную Америку, и южной - Гондваны, включавшей Южную Америку, Африку, Антарктиду, Австралию, Индостан. Эти две части Пангеи были почти разделены глубоким заливом - впадиной океана Тетиса. Толчком к созданию гипотезы дрейфа материков послужило поразительное геометрическое сходство очертаний побережий Африки и Южной Америки, но далее гипотеза получила определенное подтверждение при палеонтологических, минералогических, геолого-структурных исследованиях. Слабым же местом в гипотезе А. Вегенера было отсутствие объяснений причин дрейфа материков, выявления сил, весьма значительных, способных перемещать континенты, эти чрезвычайно массивные геологические образования.

Голландский геофизик Ф. Венинг-Мейнес, английский геолог А. Холмс и американский геолог Д. Григе сначала предположили наличие конвективных течений в мантии, обладающих колоссальной энергией, а затем связали ее с идеями Вегенера. В середине XX в. были сделаны выдающиеся геологические и геофизические открытия: в частности, было установлено наличие глобальной системы срединно-океанических хребтов (СОХ) и рифтов; выявлено существование пластичного слоя астеносферы; открыто, что на Земле существуют линейные вытянутые пояса, в которых сосредоточено 98 % всех эпицентров землетрясений и которые окаймляют почти асейсмичные зоны, названные впоследствии литосферными плитами, а также ряд других материалов, которые в целом позволили сделать вывод, что господствовавшая к этому «фиксистская» тектоническая теория не может объяснить, в частности, выявленных палеомагнитных данных о географических положениях континентов Земли.

К началу 70-х годов XX в. американскими геологом Г. Хессом и геофизиком Р. Дитцем, на базе открытия явления спрединга (разрастания) океанского дна, показано, что за счет того, что горячее, частично расплавленное мантийное вещество, поднимаясь вдоль рифтовых трещин, должно растекаться в разные стороны от оси срединно-океанического хребта и «расталкивать» океанское дно в разные стороны, поднятое мантийное вещество заполняет рифтовую трещину и, застывая в ней, наращивает расходящиеся края океанической коры. Последующие геологические открытия подтвердили эти положения. Например, было установлено, что самый древний возраст океанической коры не превышает 150-160 млн лет (это всего лишь 1/30 возраста нашей планеты), в рифтовых трещинах залегают современные породы, а наиболее древние максимально удалены от СОХ.

В настоящее время в верхней оболочке Земли выделяют семь крупных плит: Тихоокеанскую, Евразийскую, Индо-Австралийскую, Антарктическую, Африканскую, Северо- и Южноамериканские; семь плит среднего размера, например Аравийскую, Наска, Кокос и др. В пределах крупных плит иногда выделяют самостоятельные плиты или блоки средних размеров и множество мелких. Все плиты перемещаются друг относительно друга, поэтому их границы четко маркируются зонами повышенной сейсмичности.

В целом выделяют три вида перемещения плит: раздвижение с образованием рифтов, сжатие или надвиг (подныривание) одной плиты на другую и, наконец, скольжение или сдвиг плит друг относительно друга. Все эти перемещения литосферных плит по поверхности астеносферы происходят под влиянием конвективных течений в мантии. Процесс пододвигания океанической плиты под континентальную называют субдукцией (например, Тихоокеанская «подныривает» под Евразийскую в районе Японской островной дуги), а процесс надвигания океанической на континентальную плиту - обдукцией. В древности такой процесс столкновения континентов (коллизия) привел к закрытию океана Тетис и возникновению Альпийско-Гималайского горного пояса.

Использование теоремы Эйлера по перемещению литосферных плит на поверхности геоида с привлечением данных космических и геофизических наблюдений позволило рассчитать (Дж. Минстер) скорость удаления Австралии от Антарктиды - 70 мм/год, Южной Америки от Африки - 40 мм/год; Северной Америки от Европы - 23 мм/год.

Красное море расширяется на 15 мм/год, а Индостан сталкивается с Евразией со скоростью 50 мм/год. Несмотря на то что глобальная теория тектоники плит является обоснованной и математически, и физически, многие геологические вопросы еще до конца не изучены; это, например, проблемы внутриплитной тектоники: при детальном изучении оказывается, что литосферные плиты отнюдь не абсолютно жесткие, недоформируемые и монолитные, согласно работам ряда ученых, из недр Земли поднимаются мощные потоки мантийного вещества, способного прогреть, проплавить и деформировать литосферную плиту (Дж. Вилсон). Значительный вклад в разработку наиболее современной тектонической теории внесли российские ученые В.Е. Хайн, П.И. Кропоткин, А.В. Пейве, О.Г. Сорох-тин, С.А. Ушаков и др.

ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ

Проведенное данное рассмотрение тектонических движений в наибольшей степени применимо к внутриплитной тектонике, с некоторыми обобщениями.

Тектонические движения в земной коре проявляются постоянно. В одних случаях они медленные, малозаметные для глаза человека (эпохи покоя), в других - в виде интенсивных бурных процессов (тектонических революций). В истории земной коры таких тектонических революций было несколько.

Подвижность земной коры в значительной степени зависит от характера ее тектонических структур. Наиболее крупными структурами являются платформы и геосинклинали. Платформы относятся к устойчивым, жестким, малоподвижным структурам. Им свойственны выровненные формы рельефа. Снизу они состоят из жесткого неподдающегося складчатости участка земной коры (кристаллического фундамента), над которым горизонтально залегает толща ненарушенных осадочных пород. Типичным примером древних платформ служат Русская и Сибирская. Платформам свойственны спокойные, медленные движения вертикального характера. В противоположность платформам геосинклинали представляют собой подвижные участки земной коры. Располагаются они между платформами и представляют собой как бы их подвижные сочленения. Для геосинклиналей характерны разнообразные тектонические движения, вулканизм, сейсмические явления. В зоне геосинклиналей происходит интенсивное накопление мощных толщ осадочных пород.

Тектонические движения земной коры можно разделить на три основных типа:

• колебательные, выражающиеся в медленных поднятиях и опусканиях отдельных участков земной коры и приводящие к образованию крупных поднятий и прогибов;
• складчатые, обусловливающие смятие горизонтальных слоев земной коры в складки;
• разрывные, приводящие к разрывам слоев и массивов горных пород.

Колебательные движения. Отдельные участки земной коры на протяжении многих столетий поднимаются, другие в это же время опускаются. Со временем поднятие сменяется опусканием, и наоборот. Колебательные движения не изменяют первоначальных условий залегания горных пород, но инженерно-геологическое их значение огромно. От них зависит положение границ между сушей и морями, обмеление и усиление размывающей деятельности рек, формирование рельефа и многое другое.

Различают следующие виды колебательных движений земной коры: 1) прошедших геологических периодов; 2) новейшие, связанные с четвертичным периодом; 3) современные.

Для инженерной геологии особый интерес представляют современные колебательные движения, вызывающие изменение высот поверхности земли в данном районе. Для надежной оценки скорости их проявления применяют геодезические работы высокой точности. Современные колебательные движения наиболее интенсивно происходят в районах геосинклиналей. Установлено, например, что за время с 1920 по 1940 гг. Донецкий бассейн поднимался относительно г. Ростова-на-Дону со скоростью 6-10 мм/год, а Среднерусская возвышенность - до 15-20 мм/год. Средние скорости современных опусканий в Азово-Кубанской впадине составляют 3-5, а в Терской впадине - 5-7 мм/год. Таким образом, годичная скорость современных колебательных движений чаще всего равна нескольким миллиметрам, а 10-20 мм/год - это очень высокая скорость. Известная предельная скорость - немногим более 30 мм/год.

В России поднимаются районы г. Курска (3,6 мм/год), остров Новая Земля, Северный Прикаспий. Ряд участков европейской территории продолжают погружаться - Москва (3,7 мм/год), Санкт-Петербург (3,6 мм/год). Опускается Восточное Предкавказье (5-7 мм/год). Многочисленны примеры колебаний земной поверхности в других странах. Много веков интенсивно опускаются районы Голландии (40-60 мм/год), Датских проливов (15-20 мм/год), Франции и Баварии (30 мм/год). Интенсивно продолжает подниматься Скандинавия (25 мм/год), только район Стокгольма за последние 50 лет поднялся на 190 мм.

За счет опускания западного побережья Африки приустьевая часть русла р. Конго опустилась и прослеживается на дне океана до глубины 2000 м на расстоянии 130 км от берега.

Современные тектонические движения земной коры изучает наука неотектоника. Современные колебательные движения необходимо учитывать при строительстве гидротехнических сооружений типа водохранилищ, плотин, мелиоративных систем, городов у моря. Например, опускание района Черноморского побережья приводит к интенсивному размыву берегов волнами моря и образованию крупных оползней.

Складчатые движения. Осадочные породы первоначально залегают горизонтально или почти горизонтально. Это положение сохраняется даже при колебательных движениях земной коры. Складчатые тектонические движения выводят пласты из горизонтального положения, придают им наклон или сминают в складки. Так возникают складчатые дислокации (рис. 31).

Все формы складчатых дислокаций образуются без разрыва сплошности слоев (пластов). Это их характерная особенность. Основными среди этих дислокаций являются: моноклиналь,

флексура, антиклиналь и синклиналь.

Моноклиналь является самой простой формой нарушения первоначального залегания пород и выражается в общем наклоне слоев в одну сторону (рис. 32).

Флексура - коленоподобная складка, образующаяся при смещении одной части толщи пород относительно другой без разрыва сплошности.

Антиклиналь - складка, обращенная своей вершиной вверх (рис. 33), и синклиналь - складка с вершиной, обращенной вниз (рис. 34, 35). Бока складок называют крыльями, вершины - замком, а внутреннюю часть - ядром.

Следует отметить, что горные породы в вершинах складок всегда бывают трещиноваты, а иногда даже раздроблены (рис. 36).

Разрывные движения. В результате интенсивных тектонических движений могут происходить разрывы сплошности пластов. Разорванные части пластов смещаются относительно друг друга. Смещение происходит по плоскости разрыва, которая проявляется в виде трещины. Величина амплитуды смещения бывает различной - от сантиметров до километров. К разрывным дислокациям относят сбросы, взбросы, горсты, грабены и надвиги (рис. 37).

Сброс образуется в результате опускания одной части толщи относительно другой (рис. 38, а). Если при разрыве происходит поднятие, то образуется взброс (рис. 38, б). Иногда на одном участке образуется несколько разрывов. В этом случае возникают ступенчатые сбросы (или взбросы) (рис. 39).

Рис. 31.

/ - полная (нормальная); 2- изоклинная; 3- сундучная; 4- прямая; 5 - косая; 6 - наклонная; 7- лежачая; 8- опрокинутая; 9- флексура; 10 - моноклинная

Рис. 32.

обстановке

Рис. 33.

(по М. Васичу)

Рис. 34. Полная складка (а ) и элементы складки (б):

1 - антиклиналь; 2 - синклиналь

Рис. 35. Синклинальное залегание слоев осадочных пород в природной обстановке (в оси складки различим разлом)

Рис. 37.

а - сброс; б - ступенчатый сброс; в - взброс; г - надвиг; д - грабен; е - горст; 1 - неподвижная часть толщи; 2-смещенная часть; П - поверхность Земли; р - плоскость разрыва

Поверхность сдвига

Рис. 38. Схема сдвига слоистой толщи: а - два переместившихся блока; б - профиль с характерным сдвигом пород (по М. Васичу)

Опустившийся блок

Рейнский

Рис. 39.

Рис. 40.

а - нормальное; б - резервное; в - горизонтальное

Рис. 41.

а - отрыв; б - хрупкое скалывание; в - образование пережима; г - вязкое скалывание при

растяжении («разлинзование»)

Грабен возникает, когда участок земной коры опускается между двумя крупными разрывами. Таким путем, например, образовалось озеро Байкал. Некоторые специалисты считают Байкал началом образования нового рифта.

Горст - форма, обратная грабену.

Надвиг в отличие от предыдущих форм разрывных дислокаций возникает при смещении толщ в горизонтальной или сравнительно наклонной плоскости (рис. 40). В результате надвига молодые отложения могут быть сверху перекрыты породами более древнего возраста (рис. 41, 42, 43).

Залегание пластов. При изучении инженерно-геологических условий строительных площадок необходимо устанавливать пространственное положение пластов. Определение положения слоев (пластов) в пространстве позволяет решать вопросы глубины, мощности и характера их залегания, дает возможность выбирать слои в качестве оснований сооружений, оценивать запасы подземных вод и т. д.

Значение дислокаций для инженерной геологии. Для строительных целей наиболее благоприятными условиями являются гори-

Р и с. 42. Восточное окончание надвига Одиберж (Приморские Альпы). Разрез (а) изображает строение правого берега долины Лу, расположенной непосредственно за участком, изображенным на блок-диаграмме (б); разрез ориентирован в противоположном направлении. Амплитуда надвига, соответствующая величине смещения пластов в запрокинутом крыле антиклинали, постепенно убывает с запада на восток

зонтальное залегание слоев, большая их мощность, однородность состава. В этом случае здания и сооружения располагаются в однородной грунтовой среде, создается предпосылка для равномерной сжимаемости пластов под весом сооружения. В таких условиях сооружения получают наибольшую устойчивость (рис. 44).

Рис. 43.

Разлом Леван в Нижних Альпах

Рис. 44.

а, б - площадки, благоприятные для строительства; в - малоблагоприятные; г - неблагоприятные; Л - сооружение (здание)

Наличие дислокаций усложняет инженерно-геологические условия строительных площадок - нарушается однородность грунтов оснований сооружений, образуются зоны дробления, снижается прочность грунтов, по трещинам разрывов периодически происходят смещения, циркулируют подземные воды. При крутом падении пластов сооружение может располагаться одновременно на различных грунтах, что иногда приводит к неравномерной сжимаемости слоев и деформации сооружений. Для зданий неблагоприятным условием является сложный характер складок. Нежелательно располагать сооружения на линиях разломов.

СЕЙСМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Сейсмические (от греческого - сотрясение) явления проявляются в виде упругих колебаний земной коры. Это грозное явление природы типично районам геосинклиналей, где активно действуют современные горообразовательные процессы, а также зонам субдукции и обдукции.

Сотрясения сейсмического происхождения происходят почти непрерывно. Специальные приборы регистрируют в течение года более 100 тысяч землетрясений, но из них, к счастью, только около 100 приводят к разрушительным последствиям и отдельные - к катастрофам с гибелью людей, массовыми разрушениями зданий и сооружений (рис. 45).

Землетрясения возникают также в процессе извержения вулканов (в России, например, на Камчатке), возникновения провалов в связи с обрушением горных пород в крупные подземные пеще-

Рис. 45.

ры, узкие глубокие долины, а также в результате мощных взрывов, производимых, например, в строительных целях. Разрушительное действие таких землетрясений невелико и они имеют местное значение, а наиболее разрушительными являются тектонические сейсмические явления, захватывающие, как правило, большие площади.

История знает катастрофические землетрясения, когда погибали десятки тысяч людей и разрушались целые города или их большая часть (г. Лиссабон - 1755 г., г. Токио - 1923 г., г. Сан-Франциско - 1906 г., Чили и остров Сицилия - 1968 г.). Только в первой половине XX в. их было 3749, при этом только в Прибайкалье произошло 300 землетрясений. Наиболее разрушительные - в городах Ашхабаде (1948) и Ташкенте (1966).

Исключительное по силе катастрофическое землетрясение произошло 4 декабря 1956 г. в Монголии, зафиксированное также на территории Китая и России. Оно сопровождалось огромными разрушениями. Один из горных пиков раскололся пополам, часть горы высотой 400 м обрушилась в ущелье. Образовалась сбросовая впадина длиной до 18 км и шириной 800 м. На поверхности земли появились трещины шириной до 20 м. Главная из этих трещин протянулась до 250 км.

Наиболее катастрофическим было землетрясение 1976 г., происшедшее в г. Таншань (Китай), в результате которого погибло 250 тыс. человек в основном под обрушившимися зданиями из глины (сырцового кирпича).

Тектонические сейсмические явления возникают как на дне океанов, так и на суше. В связи с этим различают моретрясения и землетрясения.

Моретрясения возникают в глубоких океанических впадинах Тихого, реже Индийского и Атлантического океанов. Быстрые поднятия и опускания дна океанов вызывают смещение крупных масс горных пород и на поверхности океана порождают пологие волны (цунами) с расстоянием между гребнями до 150 км и очень небольшой высотой над большими глубинами океана. При подходе к берегу вместе с подъемом дна, а иногда сужением берегов в бухтах высота волн увеличивается до 15-20 м и даже 40 м.

Цунами перемещаются на расстояния в сотни и тысячи километров со скоростью 500-800 и даже более 1000 км/ч. По мере уменьшения глубины моря крутизна волн резко возрастает и они со страшной силой обрушиваются на берега, вызывая разрушения сооружений и гибель людей. При моретрясении 1896 г. в Японии были отмечены волны высотой 30 м. В результате удара о берег они разрушили 10 500 домов, погибло более 27 тыс. человек.

От цунами чаще всего страдают Японские, Индонезийские, Филиппинские и Гавайские острова, а также тихоокеанское побережье Южной Америки. В России это явление наблюдается на восточных берегах Камчатки и Курильских островах. Последнее катастрофическое цунами в этом районе возникло в ноябре 1952 г. в Тихом океане, в 140 км от берега. Перед приходом волны море отступило от берега на расстояние 500 м, а через 40 мин на побережье обрушилось цунами с песком, илом и различными обломками. Затем последовала вторая волна высотой до 10-15 м, которая довершила разрушение всех построек, расположенных ниже десятиметровой отметки.

Самая высокая сейсмическая волна - цунами поднялась у побережья Аляски в 1964 г.; высота ее достигла 66 м, а скорость 585 км/ч.

Частота возникновения цунами не столь велика, как у землетрясений. Так, за 200 лет на побережье Камчатки и Курильских островов их наблюдалось всего 14, из которых четыре были катастрофическими.

На побережье Тихого океана в России и других странах созданы специальные службы наблюдения, которые оповещают о приближении цунами. Это позволяет вовремя предупредить и укрыть людей от опасности. Для борьбы с цунами возводят инженерные сооружения в виде защитных насыпей, железобетонных молов, волноотбойных стенок, создают искусственные отмели. Здания размещают на высокой части рельефа.

Землетрясения. Сейсмические волны. Очаг зарождения сейсмических волн называют гипоцентром (рис. 46). По глубине залегания гипоцентра различают землетрясения: поверхностные - от 1 до 10 км глубины, коровые - 30-50 км и глубокие (или плутонические) - от 100-300 до 700 км. Последние находятся уже в мантии Земли и связаны с движениями, происходящими в глубинных зонах планеты. Такие землетрясения наблюдались на Дальнем Востоке, в Испании и Афганистане. Наиболее разрушительными являются поверхностные и коровые землетрясения.

Рис. 46. Гипоцентр (Г), эпицентр (Эп) и сейсмические волны:

1 - продольные; 2- поперечные; 3 - поверхностные

Непосредственно над гипоцентром на поверхности земли располагается эпицентр. На этом участке сотрясение поверхности происходит в первую очередь и с наибольшей силой. Анализ землетрясений показал, что в сейсмически активных районах Земли 70 % очагов сейсмических явлений располагаются до глубины 60 км, но наиболее сейсмичной все же является глубина от 30 до 60 км.

От гипоцентра во все стороны расходятся сейсмические волны, по своей природе являющиеся упругими колебаниями. Различают продольные и поперечные сейсмические волны, как упругие колебания, распространяющиеся в земле от очагов землетрясений, взрывов, ударов и других источников возбуждения. Сейсмические волны - продольные, или Р- волны (лат. primae - первые), приходят к поверхности земли первыми, так как имеют скорость в 1,7 раза большую, чем поперечные волны; поперечные, или 5-волны (лат. secondae - вторые), и поверхностные, или L- волны (лат. 1оп-qeg - длинный). Длины L-волн больше, а скорости меньше, чем у Р- и 5-волн. Продольные сейсмические волны - волны сжатия и растяжения среды в направлении сейсмических лучей (во все стороны от очага землетрясения или другого источника возбуждения); поперечные сейсмические волны - волны сдвига в направлении, перпендикулярном сейсмическим лучам; поверхностные сейсмические волны - волны, распространяющиеся вдоль поверхности земли. L-волны подразделяют на волны Лява (поперечные колебания в горизонтальной плоскости, не имеющие вертикальной составляющей) и волны Рэлея (сложные колебания, имеющие вертикальную составляющую), названные так в честь открывших их ученых. Наибольший интерес для инженера-строителя имеют продольные и поперечные волны. Продольные волны вызывают расширение и сжатие пород в направлении их движения. Они распространяются во всех средах - твердых, жидких и газообразных. Скорость их зависит от вещества пород. Это можно видеть из примеров, приведенных в табл. 11. Поперечные колебания перпендикулярны продольным, распространяются только в твердой среде и вызывают в породах деформации сдвига. Скорость поперечных волн примерно в 1,7 раза меньше, чем продольных.

На поверхности земли от эпицентра во все стороны расходятся волны особого рода - поверхностные, являющиеся по своей природе волнами тяжести (подобно морским валам). Скорость их распространения более низкая, чем у поперечных, но они оказывают на сооружения не менее пагубное влияние.

Действие сейсмических волн или, иначе говоря, продолжительность землетрясений, обычно проявляется в течение нескольких секунд, реже минут. Иногда наблюдаются длительные землетрясения. Например, на Камчатке в 1923 г. землетрясение продолжалось с февраля по апрель месяц (195 толчков).

Таблица 11

Скорость распространения продольных (у р) и поперечных (у 5) волн

в различных породах и в воде, км/сек

Оценка силы землетрясений. За землетрясениями ведут постоянные наблюдения при помощи специальных приборов - сейсмографов, которые позволяют качественно и количественно оценивать силу землетрясений.

Сейсмические шкалы (гр. землетрясение + лат. .?сд-

• 1а - лестница) используют для оценки интенсивности колебаний (сотрясений) на поверхности Земли при землетрясениях в баллах. Первую (из близких к современным) 10-балльную сейсмическую шкалу составили в 1883 г. совместно М. Росси (Италия) и Ф. Форель (Швейцария). В настоящее время большинство стран мира используют 12-балльные сейсмические шкалы: «ММ» в США (усовершенствованная шкала Меркалли-Конкани-Зиберга); Международная МБК-64 (по фамилии авторов С. Медведева, В. Шпон-хойера, В. Карника, созданная в 1964 г.); Института физики Земли АН СССР и др. В Японии используется 7-балльная шкала, составленная Ф. Омори (1900) и в последующем многократно переработанная. Балльность по шкале МБК-64 (уточненной и дополненной Межведомственным советом по сейсмологии и сейсмостойкому строительству в 1973 г.) устанавливается:
  • по поведению людей и предметов (от 2 до 9 баллов);
  • по степени повреждения или разрушения зданий и сооружений (от 6 до 10 баллов);
  • по сейсмическим деформациям и возникновению других природных процессов и явлений (от 7 до 12 баллов).

Очень известной является шкала Рихтера, предложенная в 1935 г. американским сейсмологом Ч.Ф. Рихтером, теоретически обоснованная совместно с Б. Гутенбергом в 1941-1945 гг. шкала магнитуд (М); уточненная в 1962 г. (Московско-Пражская шкала) и рекомендованная Международной ассоциацией сейсмологии и физики недр Земли в качестве стандартной. По этой шкале магнитуда любого землетрясения определяется как десятичный логарифм максимальной амплитуды сейсмической волны (выраженной в микрометрах), записанной стандартным сейсмографом на расстоянии 100 км от эпицентра. При других расстояниях от эпицентра до сейсмостанции вводится поправка к замеренной амплитуде с целью приведения ее к той, которая соответствует стандартному расстоянию. Нуль шкалы Рихтера (М = 0) дает очаг, при котором амплитуда сейсмической волны на расстоянии 100 км от эпицентра будет равна 1 мкм, или 0,001 мм. При увеличении амплитуды в 10 раз магнитуда возрастает на единицу. При амплитуде, меньшей 1 мкм, магнитуда имеет отрицательные значения; известные максимальные значения магнитуд М = 8,5...9. Магнитуда - расчетная величина, относительная характеристика сейсмического очага, не зависящая от места расположения записывающей станции; используется для оценки общей энергии, выделившейся в очаге (установлена функциональная зависимость между магнитудой и энергией).

Энергия, выделившаяся в очаге, может выражаться абсолютной величиной (Е , Дж), величиной энергетического класса (К = \%Е) или условной величиной, называемой магнитудой,

К -5 К=4

М =--г--. Магнитуда самых больших землетрясений

М = 8,5...8,6, что соответствует выделению энергии 10 17 -10 18 Дж или семнадцатому - восемнадцатому энергетическим классам. Интенсивность проявления землетрясений на поверхности земли (сотрясаемость на поверхности) определяется по шкалам сейсмической интенсивности и оценивается в условных единицах - баллах. Балльность (/) является функцией магнитуды (М), глубины очага (И) и расстояния от рассматриваемой точки до эпицентра Щ:

I = 1,5М+3,518 л/1 2 +И 2 +3.

Ниже приводятся сравнительные характеристики разных групп землетрясений (табл. 12).

Сравнительные характеристики землетрясений

Для расчетов силовых воздействий (сейсмических нагрузок), оказываемых землетрясениями на здания и сооружения, используют понятия: ускорение колебаний (а), коэффициент сейсмичности (к с) и максимальное относительное смещение (О).

На практике силу землетрясений измеряют в баллах. В России используется 12-балльная шкала. Каждому баллу соответствует определенное значение ускорения колебания а (мм/с 2). В табл. 13 приведена современная 12-балльная шкала и дана краткая характеристика последствиям землетрясений.

Сейсмические баллы и последствия землетрясений

Таблица 13

Сейсмические районы территории России. Вся земная поверхность разделена на зоны: сейсмические, асейсмические и пенесейсмические. К сейсмическим относят районы, которые расположены в геосинклинальных областях. В асейсмических районах землетрясений не бывает (Русская равнина, Западная и Северная Сибирь). В пенесейсмических районах землетрясения происходят сравнительно редко и бывают небольшой силы.

Для территории России составлена карта распространения землетрясений с указанием баллов. К сейсмическим районам относятся Кавказ, Алтай, Забайкалье, Дальний Восток, Сахалин, Курильские острова, Камчатка. Эти районы занимают пятую часть территории, на которой располагаются крупные города. В настоящее время эта карта обновляется и в ней будут содержаться сведения о повторяемости землетрясений во времени.

Землетрясения способствуют развитию чрезвычайно опасных гравитационных процессов - оползней, обвалов, осыпей. Как правило, все землетрясения от семи баллов и выше сопровождаются этими явлениями, причем катастрофического характера. Повсеместное развитие оползней и обвалов наблюдалось, например, во время Ашхабадского землетрясения (1948), сильного землетрясения в Дагестане (1970), в долине Чхалты на Кавказе (1963), в до-

лине р. Нарын (1946), когда сейсмические колебания вывели из состояния равновесия крупные массивы выветрелых и разрушенных пород, которые располагались в верхних частях высоких склонов, что вызвало подпруживание рек и образование крупных горных озер. Существенное влияние на развитие оползня оказывают и слабые землетрясения. В этих случаях они являются как бы толчком, спусковым механизмом уже подготовленного к обрушению массива. Так, на правом склоне долины р. Актуры в Киргизии после землетрясения в октябре 1970 г. образовались три обширных оползня. Зачастую не столько сами землетрясения оказывают влияние на здания и сооружения, сколько вызванные ими оползневые и обвальные явления (Каратегинское, 1907 г., Сарезское, 1911 г., Файзабадское, 1943 г., Хаитское, 1949 г., землетрясения). Объем массы сейсмического обвала (обвал - обрушение), расположенного в сейсмоструктуре Бабха (северный склон хребта Хамар-Дабан, Восточная Сибирь), составляет около 20 млн м 3 . Сарезское землетрясение силой 9 баллов, происшедшее в феврале 1911 г., сбросило с правого берега р. Мургаб в месте впадения в нее Усой-Дарьи 2,2 млрд м 3 горной массы, что привело к образованию плотины высотой 600-700 м, шириной 4 км, длиной 6 км и озера на высоте 3329 м над уровнем моря объемом 17-18 км 3 , площадью зеркала 86,5 км 2 , длиной 75 км, шириной до 3,4 км, глубиной 190 м. Под завалом оказалось небольшое селение, а под водой кишлак Сарез.

В результате сейсмического воздействия при Хаитском землетрясении (Таджикистан, 10 июля 1949 г.) силой 10 баллов большое развитие получили обвальные и оползневые явления на склоне хребта Тахти, после чего сформировались земляные лавины и селевые потоки 70-метровой толщины со скоростью 30 м/с. Объем селевого потока - 140 млн м 3 , площадь разрушений - 1500 км 2 .

Строительство в сейсмических районах (сейсмическое микрорайонирование). При строительных работах в районах землетрясений необходимо помнить, что баллы сейсмических карт характеризуют только некоторые усредненные грунтовые условия района и поэтому не отражают конкретных геологических особенностей той или иной строительной площадки. Эти баллы подлежат уточнению на основе конкретного изучения геологических и гидрогеологических условий строительной площадки (табл. 14). Это достигается увеличением исходных баллов, полученных по сейсмической карте, на единицу для участков, сложенных рыхлыми породами, в особенности увлажненными, и их уменьшением на единицу для участков, сложенных прочными скальными породами. Породы II категории по сейсмическим свойствам свою исходную балльность сохраняют без изменения.

Корректировка баллов сейсмических районов на основании инженерно-геологических и гидрогеологических данных

Корректировка баллов строительных участков справедлива, главным образом, для равнинных или холмистых территорий. Для горных районов необходимо принимать во внимание и другие факторы. Опасными для строительства являются участки с сильно расчлененным рельефом, берега рек, склоны оврагов и ущелий, оползневые и карстовые участки. Крайне опасны участки, расположенные вблизи тектонических разрывов. Весьма затруднительно строить при высоком залегании уровня грунтовых вод (1-3 м). Следует учитывать, что наибольшие разрушения при землетрясениях происходят на заболоченных территориях, на обводненных пылеватых, на лессовых недоуплотненных породах, которые при сейсмическом сотрясении энергично доуплотняют-ся, разрушая выстроенные на них здания и сооружения.

При ведении инженерно-геологических изысканий в сейсмических районах требуется выполнять дополнительные работы, регламентированные соответствующим разделом СНиП 11.02-96 и СП 11.105-97.

На территориях, где сила землетрясений не превышает 7 баллов, основания зданий и сооружений проектируют без учета сейсмичности. В сейсмических районах, т. е. районах с расчетной сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов, проектирование оснований ведут в соответствии с главой специального СНиПа по проектированию зданий и сооружений в сейсмических районах.

В сейсмических районах не рекомендуется прокладывать водоводы, магистральные линии и канализационные коллекторы в водонасыщенных грунтах (кроме скальных, полускальных и крупнообломочных), в насыпных грунтах независимо от их влажности, а также на участках с тектоническими нарушениями. Если основным источником водоснабжения являются подземные воды трещиноватых и карстовых пород, дополнительным источником всегда должны служить поверхностные водоемы.

Большое практическое значение для жизни и производственной деятельности человека имеет предсказание момента начала землетрясения и его силы. В этой работе уже имеются заметные успехи, но в целом проблема прогнозирования землетрясений еще находится на стадии разработки.

Вулканизм - это процесс прорыва магмы из глубин земной коры на поверхность земли. Вулканы - геологические образования в виде гор и возвышений конусовидной, овальной и других форм, возникшие в местах прорыва магмы на земную поверхность.

Вулканизм проявляется в районах субдукций и обдукций, а внутри литосферных плит - в зонах геосинклиналей. Наибольшее количество вулканов расположено вдоль побережья Азии и Америки, на островах Тихого и Индийского океанов. Вулканы имеются также на некоторых островах Атлантического океана (у побережья Америки), в Антарктиде и Африке, в Европе (Италия и Исландия). Различают вулканы действующие и потухшие. Действующими называют те вулканы, которые постоянно или периодически извергаются; потухшими - те, которые прекратили свое действие, и об их извержениях нет данных. В ряде случаев потухшие вулканы снова возобновляют свою деятельность. Так было с Везувием, неожиданное извержение которого произошло в 79 г. н. э.

На территории России вулканы известны на Камчатке и на Курильских островах (рис. 47). На Камчатке расположено 129 вулканов, из них 28 действующих. Наибольшую известность получил вулкан Ключевская сопка (высота 4850 м), извержение которого повторяется приблизительно через каждые 7-8 лет. Активно действуют вулканы Авачинский, Карымский, Безымянский. На Курильских островах насчитывают до 20 вулканов, из которых около половины действующих.

Потухшие вулканы на Кавказе - Казбек, Эльбрус, Арарат. Казбек, например, еще действовал в начале четвертичного периода. Его лавы во многих местах покрывают район Военно-Грузинской дороги.

В Сибири в пределах Витимского нагорья также обнаружены потухшие вулканы.

Рис. 47.

Извержения вулканов происходят по-разному. Это в большой мере зависит от типа магмы, которая извергается. Кислая и средняя магмы, будучи очень вязкими, дают извержения со взрывами, выбросом камней и пепла. Излияние магмы основного состава обычно происходит спокойно, без взрывов. На Камчатке и Курильских островах извержения вулканов начинаются с подземных толчков, далее следуют взрывы с выбросом водяных паров и излиянием раскаленной лавы.

Извержение, например, Ключевской сопки в 1944-1945 гг. сопровождалось образованием над кратером раскаленного конуса высотой до 1500 м, выбросом раскаленных газов и обломков пород. После этого произошло излияние лавы. Извержение сопровождалось землетрясением в 5 баллов. При извержении вулканов типа Везувия характерно выпадение обильных дождей за счет конденсации водяных паров. Возникают исключительные по силе и грандиозности грязевые потоки, которые, устремляясь вниз по склонам, приносят огромные разрушения и опустошения. Так же может действовать вода, образовавшаяся в результате таяния снегов на вулканических склонах кратеров; и вода озер, сформировавшихся на месте кратера.

Строительство зданий и сооружений в вулканических районах имеет определенные трудности. Землетрясения обычно не достигают разрушительной силы, но продукты, выделяемые вулканом, могут пагубно сказаться на целостности зданий и сооружений и их устойчивости.

Многие газы, выделяемые при извержениях, например сернистые, опасны для людей. Конденсация паров воды вызывает катастрофические ливни и грязевые потоки. Лава образует потоки, ширина и длина которых зависят от уклона и рельефа местности. Известны случаи, когда длина лавового потока достигала 80 км (Исландия), а мощность - 10-50 м. Скорость течения основных лав составляет 30 км/ч, кислых - 5-7 км/ч, из вулканов взлетают вулканические пеплы (пылеватые частицы), песок, лапилли (частицы 1-3 см в диаметре), бомбы (от сантиметров до нескольких метров). Все они представляют собой застывшую лаву и при извержении вулкана разлетаются на различные расстояния, засыпают поверхность земли многометровым слоем обломков, обрушивают кровли зданий.

Медленные движения земной коры. Людям кажется, что поверхность Земли неподвижна. На самом деле каждый участок земной коры поднимается или опускается, смещается вправо или влево, вперед или назад. Но эти движения так медленны, что обычно мы их не замечаем. Однако ученые с помощью очень точных приборов «видят» эти движения и измеряют их скорость.

Уже древним грекам было известно, что земная поверхность испытывает поднятия и опускания. Догадывались об этом и жители Скандинавского полуострова: их древние приморские поселения через несколько веков оказались вдали от моря.

Движения земной коры в зависимости от направления делят на вертикальные и горизонтальные. Они проявляются одновременно, сопровождая друг друга.

Горизонтальные движения земной коры - это движения, параллельные поверхности Земли.

Горизонтальные движения происходят из-за перемещения литосферных плит. Вместе с плитами перемещаются и материки. Скорость горизонтальных движений небольшая - несколько сантиметров в год. Однако они сохраняют свое направление очень долгое время, поэтому за многие миллионы лет континенты передвигаются относительно друг друга на сотни и тысячи километров (рис. 47).

Рис. 47. Изменение положения материков

Австралия и Южная Америка удаляются друг от друга со скоростью 3 см в год. Подсчитайте, на сколько километров они отодвинутся через 10 млн лет.

Горизонтальные движения играют огромную роль в создании рельефа Земли. На границах литосферных плит образуются горы (рис. 48).

Рис. 48. Образование гор: а - при столкновении литосферных плит; б - при раздвижении литосферных плит

При столкновении литосферных плит слои горных пород сминаются в складки и образуются горы суши (рис. 48, а). Там, где плиты расходятся, возникают горные хребты дна океанов. Они состоят из излившихся на дно магматических пород - базальтов (рис. 48, б).

Вертикальные движения земной коры - это движения, перпендикулярные поверхности Земли.

Вертикальные движения поднимают или опускают отдельные участки суши и дна океанов (рис. 49). Опускающаяся суша затапливается морем, поднимающееся дно моря, наоборот, становится сушей.

Рис. 49. Медленные поднятия земной коры и увеличение площади суши на юго-западе Финляндии

Вертикальные движения, в отличие от горизонтальных, часто меняют свое направление: поднимающиеся участки могут начать опускаться, а затем вновь подниматься.

Скорость современных вертикальных движений на равнинах небольшая - до нескольких миллиметров в год. Горы могут «подрастать» на несколько сантиметров в год.

Рис. 50. Залегание горных пород: а - горизонтальное; б - складчатое (породы смяты в складки)

Движения земной коры и залегание горных пород. Движения земной коры изменяют залегание горных пород. Осадочные породы накапливаются в океанах и морях горизонтальными слоями (рис. 50, а). Однако в горах слои таких же пород смяты в складки (рис. 50, б). Породы сминаются в складки медленно, в течение миллионов лет.

Рис. 51. Смещение земной коры

• Сброс - блок земной коры, опустившийся по разлому относительно другого блока. На земной поверхности появляется уступ.
• Горст - поднятый участок земной коры, ограниченный разломами. Горсты образуют горные хребты с плоскими вершинами.
• Грабен - опущенный участок земной коры, ограниченный разломами. Впадины грабенов часто служат котловинами озер.

Подсчитайте, какую высоту могли бы приобрести горы через миллион лет, если бы они не разрушались, а поднятие происходило бы со скоростью 1 см в год.

Вертикальные движения, как и горизонтальные, формируют рельеф: от них зависят очертания морей и континентов, высота отдельных участков суши и глубина морских впадин.

Толщи горных пород могут быть не только смяты в складки. На снимках из космоса видно, что Земля разбита на большие и маленькие участки-блоки густой сетью разломов (трещин). Эти блоки смещаются относительно друг друга, образуя разные формы рельефа (рис. 51).

Вопросы и задания

1. Какие формы рельефа могут образоваться в результате горизонтальных движений земной коры?
2. В результате каких движений земной коры изменяются очертания континентов?
3. Каково первичное залегание осадочных горных пород? Как оно может измениться?

Вспоминаем: Какие типы земной коры вы изучили?

Ключевые слова: Медленные колебательные движения земной коры (поднятия и опускания), горизонтальные движения земной коры (столкновения, расхождения), складки горных пород, литосферные плиты, материки, платформы, сейсмические пояса, разломы земной коры.

1. Медленные колебательные движения земной коры. Движения земной коры разнообразны. Ученые изучают их давно. Медленные колебания суши происходят по всей поверхности Земли. Они проявляются как поднятия и опускания.

Следы этих движений можно увидеть, например, на побережье океанов. На Скандинавском полуострове сейчас есть склоны гор, разрушенные морским прибоем на такой большой высоте, куда волны не доходят. На этой же высоте в скалы вделаны кольца, за которые когда-то привязывали цепи лодок. Ныне от поверхности воды до этих колец более 10 м. Полуостров и в настоящее время поднимается со скоростью 1 см в год.

Берега Нидерландов, наоборот, опускаются в год на 3 см. Население страны вот уже несколько веков защищает обжитые земли от наступающего моря. Чтобы воды океана не затопили эту часть материка, люди построили вдоль берега моря дамбы. Они протянулись на сотни километров и достигают высоты 18 м.

О медленных колебательных движениях можно судить и по историческим памятникам и свидетельствам. Так, на дне Средиземного моря недалеко от берега были найдены развалины древнего города. Некоторые старые порты, ранее находившиеся на берегу моря, оказались теперь удаленными от берега городами.

*Скорость колебательных движений очень незначительная - от сотых долей миллиметра до нескольких сантиметров в год. Поэтому эти движения незаметны для человека, их трудно обнаружить.

Колебательные движения земной коры оказывают большое влияние на очертание береговой линии и природные компоненты (рельеф, реки, воды, почвы, растительность) несмотря на то, что протекают они очень медленно. При поднятии суши увеличивается уклон рек, усиливается их врезание в местность и расчленение ее. С опусканием же связано ослабление разрушительной деятельности текучих вод и накопление отложений, местность при этом выравнивается.

При поднятии дно мелководных участков морей может стать сушей, заливы преобразуются в озера, возникают острова и полуострова. При опускании образуются моря.

2. Горизонтальные движения. Эти движения также происходят очень медленно. В результате встречных горизонтальных движений слоев земной коры образуются складки (рис. 56).

Рис. 56. Складки горных пород.

Если движение происходит в противоположных направлениях, в земной коре образуются разрывы и понижения. Иногда они заполняются водой, и в них возникают озера. Так, например, образовалось самое глубокое в мире озеро Байкал.

Причины горизонтальных движений земной коры еще окончательно не установлены. Одно из предположений заключается в том, что, остывая, Земля сжимается. Горные хребты при этом образуются, подобно морщинам печеного яблока.

В последние годы создана теория движений земной коры, основанная на представлении о л и т о с ф е р н ы х плитах.

Согласна этой теории, земная кора состоит из нескольких очень больших блоков (плит) толщиной от 60 до 100 км. Выделяют 13 основных плит, из них 7 наиболее крупные (рис. 57).

Рис. 57. Литосферные плиты.

Плиты лежат на сравнительно мягком, пластическом слое мантии, по которому и происходит их скольжение. Силы, которые вызывают движение плит, возникают при перемещении вещества в верхней мантии (рис. 58).

Таким образом, мантия несет на себя земную кору, как тонкий лист бумаги, местами разрывая его, а местами сминая в складки.

Рис. 58. Возможное движение литосферных плит под действием потоков магмы (1-средне-океанический хребет; 2 – погружение плиты в мантию; 3 – океанический желоб; 4 – Анды; 5 – подъем вещества из мантии)

Мощные восходящие потоки этого вещества разрывают земную кору, образуя глубинные разломы. Зоны разломов есть на суше, но больше всего их в срединных океанических хребтах на дне океанов, где земная кора тоньше. Здесь расплавленное вещество поднимается из недр Земли и расталкивает плиты, наращивая толщину земной коры, а края разломов отодвигаются друг от друга.

Плиты перемещаются относительно друг друга со скоростью от 1 до 10 см в год. Этот факт был установлен в результате сопоставления снимков, сделанных с помощью искусственных спутников Земли.

*Если сближаются плиты, одна из которых имеет океаническую кору, а вторая материковую, то укрытая морем плита изгибается и как бы “ныряет” под континент. Это происходит потому, что материковая плита более толстая и массивная, чем океаническая. При этом возникают глубоководные желоба, островные дуги, горные хребты, например Марианский желоб, Японские острова, Анды. Если сближаются две плиты с материковой корой, то их края сминаются в складки. Так возникли на границе Евразиатской и Индо-Австралийской плит Гималаи.

Согласно теории литосферных плит на Земле когда-то был единый материк, окруженный океаном, – Пангея. На протяжении длительного времени возникли глубинные разломы и образовались два континента - Гондвана и Лавразия, разделенные океаном (рис.59). Следует отметить, что образование единого материка, а затем его распад происходили в геологической истории Земли не один раз.

Рис. 59. Этапы формирования материков (очертание материков в древнее время).

В дальнейшем и эти материки были разорваны новыми разломами. Образовались современные континенты и новые океаны - Атлантический и Индийский.

Учение о плитах литосферы дает возможность предположить, как в будущем Земля будет выглядеть. Считают, например, что через миллионы лет Австралия удалится от Евразии, Атлантический и Индийский океаны увеличатся, а Тихий уменьшится в размерах.

*Границы литосферных плит - это подвижные участки Земли, в которых сконцентрирована большая часть действующих вулканов и часто происходят землетрясения. Эти зоны называются сейсмическими поясами. Они протянулись на тысячи километров и совпадают с зонами глубинных разломов на суше, срединно-океаническими хребтами и глубоководными желобами в океане.

В основе современных материков лежат древнейшие относительно устойчивые и выровненные участки земной коры - платформы.

Итак, среди медленных движений земной коры выделяются: вертикальные (поднятия и опуская) и горизонтальные (столкновения и расхождения).

1. Как происходят колебательные движения земной коры? 2. Где наблюдаются медленные поднятия и опускания? Какова их скорость? 3. Какие последствия медленных поднятий и опусканий? 4. Как происходят горизонтальные перемещения земной коры?

5. Какие следствия горизонтальных перемещений земной коры? 6*. Под действием каких сил перемещаются литосферные плиты?