Природні впливи на літосферу

План

1.Характеристика літосфери

2.Фактори, які впливають на стан літосфери

3.Геоекологічні наслідки природного впливу на літосферу

      Літосфера ("літос” - камінь, "сфера” – куля) – тверда оболонка Землі, яка безповоротно перетворюється під впливом зовнішніх і внутрішніх геологічних процесів.

      Геофізичними  методами  встановлено,  що  літосфера  складається  з  3  неоднорідних  по  складу  внутрішніх  сфер  неоднакової  товщини:  1)земна кора - глибина якої від 0 до 50 (70)  км; 2)мантія - глибина від 50 до 2900 км; 3)земне ядро - від 2900 до  6378  км.

       Границею  земної  кори  зверху  є  поверхня  Землі,  знизу  -  мантія. Верхня  границя  нерівна,  то  здіймається  у  вигляді  гір,  то  опускається  під  води  океанів.  Нижня  границя  як  би  дзеркально  повторює  поверхню  Землі. Межа  де  швидкість  поздовжніх  хвиль  різко зростає з 6,9 - 7,4 до 8,0 - 8,2 км/с називається поверхнею  Мохоровичіча (або поверхнею Мохо, межею М). Ця лінія  проходить  на  межі  50  км  і  відділяє  земну  кору  від  мантії. Вона названа на честь югославського геофізика, який в 1910 році дослідив дане явище. В земній корі виділяють 3 основні шари:

1).осадочний (м’які породи з швидкістю проходження хвиль 1,0 - 4,0  км/с); 2).гранітний  (V - 5,5 - 6,9 км/с); 3).базальтовий (V - 6,1 - 7,4  км/с).

      Осадочний  шар  ззовні  покритий  шаром  ґрунту  потужністю  від  30  см  до  160  см.  Гранітний  шар  утворений  щільними  породами  -  гнейсами,  різними  сланцями,  базальтовий  -  дуже  щільними  породами  магматичного  і  метаморфічного  походження.  Границя  між  осадочним  шаром  і  гранітним  -  чітка,  між  гранітним  і  базальтовим  -  нечітка. Границя  між  гранітним  шаром  і  базальтовим  -  межа  Конрада.

      Особливості  будови  земної  кори  під  континентами  і  океанами  дали змогу  Б.  Гутенбергу  виділити  2  типи  кори: океанічна  і  материкова.  Між  цими  типами  знаходиться  перехідна  зона.  Кора  материкова  складається  з  гранітного  шару  потужністю  до  35  км,  який  покритий  осадочним  потужністю  15  -  20  км.  В  океанічній  корі  гранітний  шар  відсутній,  а  земна  кора  складається  з  базальтового  шару,  який  покритий  тонким  шаром  (< 1  км)  донях  відкладів.

      Під  материками  на  глибині  50 (70)  км  залягає  мантія, яка поділяється на верхню  мантію, середню мантію і нижню мантію. Верхня мантія залягає на глибині 50 – 250 (300) км, середня мантія – 250 (300) – 950 (1000) км, нижня мантія – 950 (1000) – 2900 км.

      В 1912 році Б.Б. Голіциним в межах верхньої мантії знайдено шар пухких пластичних порід: під континентами - 100-200 км, океаном -  50-60 км.  Його  назвали  астеносферою. В 1912 році Гутенбергом на  глибині  2900  км  була  зареєстрована  межа  між  мантією  і  ядром,  а  в  1936  році  Лемані  -  границя  зовнішнього  і  внутрішнього  ядра.  Нижня  границя  мантії  -  границя  Віхерта-Гутенберга  (2900  км).   Маса  мантії  в  2  рази  перевищує  масу  ядра  і  земної  кори  разом  взятих  (t  -  3000ºС).  Найбільш  вивчена  верхня  мантія.

      Ядро  -  найбільш  щільна  оболонка. В ньому виділяють 2 шари – зовнішній і внутрішній. Зовнішнє ядро проходить на глибині (2900-4980  км), дальше йде  перехідна  зона  (4980-5120) і  внутрішнє ядро  (5120-6370  км).  Температура  ядра  5000ºС.

      До природних факторів, які впливають на стан літосфери належать: 1)фізичні поля. Вони бувають 2 видів: тепловими і геомагнітними.

Теплове поле

       В результаті розпаду радіоактивних елементів в надрах землі, виділяється багато тепла, яке впливає на геологічне середовище.

      Так, біля 25% площі суші складає зона вічної мерзлоти. Вона, наприклад займає біля 60% території Росії і досягає в глибину 600-800 м, а іноді до 1370 м. В даній зоні мінеральні частинки зцементовані льодом. В весняно-літній період верхній шар порід відтаює на глибину до 2 м. При цьому проходить здуття, термокарст, соліфлюкція і інші процеси. Осінню і зимою породи знову замерзають.

      Внаслідок утворення прошарків і лінз льоду і збільшення об’єму замерзаючої вологи, здуття супроводжується збільшенням об’єму ґрунту багаторічної мерзлоти. Самі великі ускладнення із-за здуття мають автомобільні і залізні дороги, а також аеродромні покриття.

      У випадку термокарсту проходить танення захороненого льоду, або ґрунту з поступовим його ущільненням. В результаті на поверхні утворюються замкнуті воронко-, котловинні пониження, які заповнюються водою з утворенням озер і боліт.

      Соліфлюкція проявляється на схилах при невеликих нахилах. Під дією поперемінного танення – промерзання і сили тяжіння проходить повільний рух ґрунту (схили на дорогах)..

Геомагнітне поле

      Важливу роль в розвитку нашої планети відіграє геомагнітне поле (магнітосфера), яка простягається на відстані більше 90 тис.км від поверхні і створює в верхніх шарах атмосфери радіаційний пояс – природну перешкоду, яка задержує викинуті Сонцем заряджені частинки високої енергії, що шкідливі для життя.

2).Порушення геохімічної рівноваги літосфери.

      Кисень, вуглекислий газ і інші гази, що містяться в дощових та ґрунтових водах, володіють окислюючою і розчинною здатністю. Просочуючись крізь пори гірських порід вода розчиняє і виносить з них хлориди, сульфати, карбонати. Цілісність гірських порід порушують карстові процеси, що проходять в результаті вимивання вапняків, гіпсів, кам’яних солей. В результаті чого в пластах осадочних порід утворюються пустоти, а над ними на поверхні землі – провали і воронки просідання, що небезпечні для споруд (явище суфозії). Суффозія – це процес вимивання і виносу твердих частинок і вилуговування розчинних гірських порід і грунтів водою, яка рухається в них. Причиною суффозії є повільне підіймання рівня вод першого водоносного горизонту (в четвертинних відкладах).

3).Ерозія

      Перерозподіл мінеральних речовин на поверхні Землі пов’язане з процесами водної і вітрової ерозії, в результаті чого ґрунти змиваються водою і розвіваються вітром. Ерозія поверхні складає від 400 до 4 тис.т ґрунту на 1 км³ в рік. Ґрунти, що піддаються даному процесу перетворюються в пустині. Ерозія грунтів розвивається під дією поверхневого стоку. Річкова ерозія проявляється в розмиванні, транспортуванні і акумуляції наносів. Ерозійна робота річки залежить від витрат і швидкості потоку, петрографічного складу порід, в яких річка прокладує русло. Найбільша інтенсивність ерозії спостерігається при великих витратах річки і малій стійкості руслових порід. В результаті ерозії виникає загроза спорудам, які розміщені на підмиваючих берегах, обміленні річки, підвищенні загрози підтоплення сусідніх територій.

4).Порушення геодинамічної рівноваги літосфери

Зсуви, обвали, селі

      Зсуви – ковзаюче зміщення мас порід природного схилу під дією сили тяжіння. За формою, об¢ємом, типом, швидкості руху і інших ознаках зсуви дуже різноманітні. Об’єм їх може змінюватися від десятків до сотень м³, швидкість руху – від декількох міліметрів в тиждень. Крім діючих зсувів  виділяють зсуви, рух яких на протязі тривалого часу геодезичними методами не фіксується.

      Причиною виникнення зсувів є порушення рівноваги схилів. Фактори, які викликають виникнення зсувів, можуть поділятися на природні і антропогенні.

      До природних факторів відносять: послаблення міцності порід, складаючих схилів, внаслідок перезволоження атмосферними опадами і вивітрюванням, збільшення крутизни схилу внаслідок підмиву його водою, сейсмічні коливання. (1963 р. Вайонт (Італія) дамба – 3000 чол.; 13 травня 1992 р. кишлак Кандак (Таджикистан) з висоти 200 м – 100-150 чол.; вересень 1995 р. обвал перекрив річку Асса (Інгушетія) – 17 людей).

      Селі – водні  потоки, що  насичені  твердим  матеріалом. Формуються переважно під час ливневих опадів і сніготанення в горбистих, або гірських районах при наявності великої кількості пухкого, вивітреного матеріалу. Вони володіють значними швидкостями руху і великою руйнівною силою. В залежності від кількісного співвідношення в складі селю води і твердого матеріалу, а в складі твердого – глинистих, дрібно уламкових частин і уламків порід – їх поділяють на зв’язані, не зв’язані, грязекам’яні і водокам’яні. В Україні активне селепроявлення в Карпатах і долинах рік Дністер, Прут, Тиса, Черемош, в районах з кількістю опадів – 1000 – 1600 мм/год. В Криму водокам’яні селі з періодичністю від 7 до 20 років характерні для рік Альма, Бельбек, Кача.

5).Геоекологічні наслідки землетрусів

      Струси  земної  кори, які  походять  від  дії  переважно  внутрішніх сил - землетруси.  Переважна  більшість  землетрусів  пов’язана  з  розрядкою  внутрішніх  напруг,  які  виникають  в  надрах  кори.  Коливання  і  струси  земної  кори  на  дні  морів  і  океанів  визиває  великі  сейсмічні  хвилі  -  цунамі  (порт,  хвиля).  Швидкість  500-850  км/год,  висота  до  20  м.  Область  де  землетруси  часті  -  сейсмічні,  рідкі  -  асейсмічні.  Визначать  рухи  за  допомогою  сейсмографів.  Щороку  до  10000 на землі (9  на  год).  Сила  поштовху  -  12 бальна шкала Ріхтера - 1 бал - землетрус мікросейсмічний, 5 - чуттєвий, 10 - знищуючий, 12 -  катастрофічний.

      За останні 4000 років від землетрусів загинуло більше 13 млн.чол.

      Руйнівні наслідки землетрусів підсилюються такими процесами, як розпушування ґрунту, розломи, зсуви, обвали.

      Під дією сейсмічних коливань зменшується простір між окремими зернами – за рахунок їх більш компактної упаковки. Насичені вологою пористі піски гублять щільність, а вижата з пор вода рухається вверх і розпушує пісок (23 січня 1556 р. Сіань (Китай) в 5 ранку землетрус викликав розпушування ґрунту і пішло під землю 830 тис.людей; 21 липня 1897 р. Калькутта (Індія) будинки пішли в пісок по дахи; березень 1974 р. Сан-Матео (Перу) пішла під землю худоба, люди, споруди і утворилося болото площею 20 га; червень 1964 р. Ніігата (Японія) під землю нижні поверхи)

      Розломи – лютий 1975 р. Гватемала – глибина 3м, ширина 2,5м, довжина 320 км, загинуло 23 тис.чол.; 14 березня 1983 р. Кум-Даг (Західна Туркменія) – розлом протяжністю 25 км; 28 липня 1976 р. загинуло 750 тис.чол. в Північному Китаї.

      Зсуви і обвали – 18 лютого 1911 р. землетрус біля села Сарез (Таджикистан) призвів до зсуву і утворення Сарезького озера довжиною 60 км; зсув в 1920 р. Гань (Китай) похоронив 100 тис.чол. і змістив дорогу на 800 м; 1923 р. в Японії сель знищив будинки, дорогу і поїзд з 200 пасажирами; 1970 р. Перу сель забрав 70 тис.чол. (знищив село Ранраїрка, міста Юнг і Уаскаран.

6).Геоекологічні наслідки вулканів

      Вулканізм - сукупність процесів і явищ пов’язані з переміщенням  і  виходом на поверхню магматичних мас і супроводжуючих газів і водяної пари. (Vulcanus - бог вогню і ковальства у давніх римлян).

      Вулкан -  геологічні утворення, які виникають при підйомі з надр  Землі і виверження на її поверхню магми. На поверхні Землі  вулкани  зустрічаються по одному, або ланцюгами. В центрі вулкану розміщений кратер (велике заглиблення) до 30 км і глибше 1000 м.  По положенню на поверхні землі вулкани бувають наземні і підводні.  1-79%,  2-2%. По ступеню активності - діючі, заснувші і  потухші. Діючі - які періодично виверження в наш час (500).  Заснувші - дія яких проходила в історичний час - Ельбрус, Казбек).  Потухші - виверження яких спостерігалось лише в геологічному  минулому. Вулкани живуть 10-15 тис.років. Відомо 3 фази вулкану: 1)землетрус з послідуючим викидом  вулканічних газів і уламків; 2)виверження лави; 3)поствулканічна -  поводження  вулкану  в  період  між  виверженням. 

   По  характеру  вивержень  вони  поділяються  на  категорії:  лавові,  змішані,  газово-вибухові. Продукти виверження вулканів -  вулканічні  гази,  уламки  і  лава. 

   Вулканічні гази t - 600-800°С утворюють купола. Тверді  продукти  - вулканічний попіл (до 1 мм), пісок (1-2 мм), лапілла (3-30 мм), бомби (3-15 м). Лава - кисла, середня, основна. Кисла і середня -  висока в’язкість, підвищений вміст газів t 800-1000°С, виливається  густими, повільно текучими (5 км/год) потоками протяжністю до 10  км. Основна майже відсутні гази і висока рухливість (10-30 км/год, t  1300°C, 30-1000 км). Гейзери - пароводяні вулкани.

      Вулканічні виверження супроводжуються землетрусами, розломами, зсувами, обвалами. Приклади:  вулкан Тамбора (Індонезія) – 5-7 квітня 1815 р., загинуло 92000 чол., руйнувались споруди на відстані 111 км, із кратера долітало каміння до 5 км на віддаль 40 км, острів зменшився з 4100 до 2850 м.; вулкан Кракатау 20 травня 1883 р. підняв на 11 км пил, гази, пари, хвилі 3 рази обійшли навколо земної кулі, загинуло 36 тис.чол.; 1930 р. вулкан Мерапі (Ява), загинуло 1300 чол. В 1998 р. повторно

7).Геоекологічні наслідки падіння метеоритів

Метеорити - це залишки яких не будь великих тіл, можливо планет,  які приходять з космічних областей малих планет, розміщених між  орбітами Марсу і Юпітера. Досягаючи Землі, метеорити  розпадаються на уламки. Вони поділяються на 3 групи: залізні, залізно-кам’яні, кам’яні. Кам’яні радіоактивні. По вазі - від декілька  грамів до декілька тонн. Щорічно на земну поверхню падає біля 10  тис.тонн метеоритів. Метеорити діаметром менше 1 мм називаються    метеоритним пилом. Великі метеорити випадають рідко. Найбільший  метеорит - Сіхоте - Алінь (1947  р.) - 100 тонн, але він розпався на  багато уламків. Найбільшим рахується африканський метеорит Гоба – 1920 р.  (60  тонн). При падінні утворюються метеоритні кратери (до 200 м в  глибину і 1200 діаметром). Щодня випадає 10-20 тон метеоритної речовини. Метеоритна гіпотеза вимирання динозаврів (1979 р. в горах Італії Уолтер Альварес знайшов уламок метеорита – півострів Юкатан (Мексика) багато сірки, діаметр кратера 164 км)

8).Дрейфуючі геоекосистеми

      Межі дрейфуючих океанічних плит – рифтові розломи, середньо-океанічні хребти, океанічні жолоби, молоді складчасті гори по окраїнам континентів. За даними Японського агентства морської безпеки з 1983 до 1987 рр. Австралія приблизилась на 38 см, Північна Америка на 11, Гавайські острови – 39 см. При такому русі через 100 млн.років Гаваї і Японія зіллються. Окремі плити літосфери рухаються.