Рухомий пояс земної кори

Літосфера і земна кора– не тотожні. Літосфера – тверда оболонка Землі, яка складається з земної кори та верхнього шару мантії до астеносфери. Тобто нижня її межа доходить до 150-200 км.

З’ясувалося, що літосфера не суцільна оболонка. Її не можна порівняти з сирим яблуком, шкірка якого суцільна та гладенька. Скоріше, літосфера нагадує шкірку печеного яблука, шкірка якого розтріскалася та окремі частинки та в окремих місцях зібралася в складки. Отже, літосфера розбита дуже глибокими тріщинами, які доходять до астеносфери, на окремі ділянки – літосферні плити. Оскільки вони лежать на поверхні астеносфери, то здатні повільно пересуватися. Щоправда, для того, щоб помітити такі рухи зазвичай знадобляться тисячі років.

Завдання. Пригадайте з курсу природознавства, чим відрізняються мінерали від гірських порід? Які вам відомі мінерали та гірські породи? Які з них трапляються у вашій місцевості?

Завдання. Згадайте, що називають корисними копалинами? Як їх використовує людина?

Без використання корисних копалин не можливо уявити сучасну промисловість, сільське господарство, транспорт. Копалини зберігаються в надрах планети. Земля дбайливо їх охороняє й неохоче розкриває людям свої скарбниці. Відшукати їх допомагає вченим-геологам наполеглива праця та глибокі знання того, як утворилися гірські породи та мінерали. Адже кожен з них зберігає в собі свідоцтва про ті умови, у яких вони сформувалися.

На нашій планеті відомо близько 1,5 тисячі гірських порід. За походженням, тобто способом утворення, їх розділяють на магматичні, осадові й метаморфічні.

З застиглої магми утворюються магматичні гірські породи. Серед них розрізняють поверхневі та глибинні породи. Перші з них утворюються в наслідок виливів магми на поверхню планету. Під час цього вона швидко охолоджується, звільняється від газів й застигає, утворюючи щільні однорідні тіла. Так виникли зокрема базальти, які складають нижній шар земної кори, який лежить на поверхні мантії. Інколи в таких породах можна побачити бульбашки – сліди газів, що звільняючись, виходили назовні з магми. Такою є пориста пемза, настільки легка, що не тоне у воді.

Глибинні магматичні породи виникають, якщо розпечена магма не доходячи до поверхні, охолоджується в тріщинах земної кори протягом сотень мільйонів років. При цьому під дією сильного тиску в утвореній породі з’являються кристали. Так виникають наприклад граніти, лабрадорити, габро, значні родовища яких відомі в Україні.

Магматичні гірські породи широко застосовують у будівництві: ними оздоблюють фасади будинків, станції метро, прокладають дороги. З деяких магматичних порід плавлять метали. Такі породи називають рудами. Україна має значні поклади залізних та марганцевих руд.

Осадові гірські породи виникають на поверхні земної кори під дією різних зовнішніх чинників. Вони вкривають ¾ поверхні континентів. За способом утворення їх поділяють на уламкові, хімічні й органічні. Щебінка, галька, пісок, глина мають уламкове походження, адже вони виникли в наслідок руйнування твердих магматичних порід під дією коливання температури повітря, а також води або живих істот. Цей процес тривалий та безперервний.

Кухонна та калійна солі, вапняки є породами хімічного походження. Вони сформувалися в наслідок хімічних реакцій, зокрема, відкладання на дні океанів, морів та озер розчинених у солоній воді речовин. Водойми відступають, а поклади гірських порід в земній корі залишаються і свідчити про минуле цієї території.

Кам’яне та буре вугілля, торф, крейда, вапняк-черепашник, нафта, природний газвиникли з решток давніх живих істот: рослин, тварин, або мікроорганізмів. Тому їх називають органічними гірськими породами. За рештками організмів вчені можуть встановити, в які ери формувалася та чи інша породи, теплим чи холодним був клімат, які властивості мала вода, в якій мешкали організми.

Багато осадових порід є важливими корисними копалинами. Наприклад нафта, природний газ, вугілля – цінне паливо; солі та вапняки – хімічна сировина; крейда, пісок, щебінка – матеріали для будівництва. Україна відома значними покладами осадових порід, зокрема, солей, кам’яного та бурого вугілля, вапняків.

Якщо осадові або магматичні породи потрапляють на велику глибину, там вони відчувають вплив високих температур, сильного тиску, а також гарячих хімічних розчинів та газів. При цьому гірські породи сильно змінюються й перетворюються в нові – метаморфічні (з грецької “метаморфозіс” – ті, що зазнали перетворення). Так, з пухкого вапняку виникає твердий мармур, з пісковику – кварцит, з пластичної глини – твердий глинистий сланець, з міцного граніту – лускатий гнейс, з вугілля – графіт. Метаморфізм триває дуже довго, розтягуючись на десятки й сотні мільйонів років. Метаморфічні породи людина широко застосовує у господарстві. Україна має поклади деяких з них, зокрема мармуру, якісного графіту.

Склад гірських порід земної кори та її товщина під материками й океанами різні. Залежно від цього розрізняють земну кору материкову та океанічну. На материках та великих островах земна кора складається з трьох шарів гірських порід. Верхній – складено пухкими осадовими породами. Під ним розташований гранітний шар, а ще глибше – базальтовий, який залягає на мантії. Потужність материкової земної кори на рівнинах досягає 30-35 км, а в горах – до 75 км.

Під океанами земна кора складена з двох шарів (гранітний шар відсутній), потужність її незначна – усього 5-15 км. Базальтовий шар в океанах являє собою наслідок діяльності підводних вулканів. Осадовий – продукти його руйнування, а також відкладання решток живих істот та хімічних речовин з води.

На мілководді, в перехідній смузі від материка до Океану, й земна кора має перехідний характер. Вона складається з трьох шари гірських порід (проте, шар граніту тоншає) й має товщину 20-25 км.

Вам вже відомо, що літосфера не суцільна оболонка. Вона складається з літосферних плит. Як знайти ті місця на планеті, де закінчується одна літосферна плита й починається сусідня?

Оскільки межами літосферних плит є дуже глибокі розломи, які доходять до астеносфери, то краї плит вирізняються значною рухомістю. Саме тут найчастіше при пересуванні однієї плити відносно іншої виникають землетруси, а по розломах підіймається до поверхні розплавлена речовина астеносфери, тобто вивергаються вулкани.

Ці рухомі частини літосфери називають поясами складчастості. В рельєфі, тобто на поверхні планети, вони виражені горами. Тому, як правило там на суходолі, де знаходяться великі гірські системи, активно вивергаються вулкани та часті землетруси знаходяться краї літосферних плит. На дні Океану межі плит проходять по серединно-океанічних хребтах або по глибоководних жолобах, які також вирізняються підвищеною рухливістю.

В середині літосферних плит навпаки не відчуваються сильні землетруси та немає вивержень вулканів. Це відносно стійкі ділянки літосфери – платформи (з франц. – плоска форма). В рельєфі вони відповідають рівнинам.

Вчені виділяють 9 великих літосферних плит і близько 20 малих (мал.). Межі плит далеко не завжди співпадають з узбережжями материків та океанів. Серед великих плит розрізняють 6 материкових і 3 океанічних. Материкові плити займають не лише самі материки, але й прилеглі до них частини океанів. Під ними існує земна кора, як материкового, так і океанічного типів. Великими материковими плитами є Африканська, Індо-Австралійська, Антарктична, Південноамериканська, Північноамериканська та Євразійська. Власні великі океанічні літосферні плити має лише Тихий океан. Тут виділяють такі плити: Тихоокеанська, Наска та Кокос. Під ними присутня лише тонка земна кора океанічного типу. Інші океани лежать на сусідніх материкових літосферних плитах.

Завдання. Користуючись мал.з’ясуйте, на який великих материкових плитах розміщені Атлантичний, Індійський та Північний Льодовитий океани.

Літосферні плити дуже повільно рухаються, неначе пливуть по пластичному шару астеносфери. Щоб помітити наслідки таких рухів потрібний великий проміжок часу, тому їх називають віковими. Без спеціальних приладів їх зафіксувати неможливо. Розрізняють горизонтальні й вертикальні вікові рухи літосфери.

Швидкість горизонтальних рухів становить в середньому 1–6 см на рік. В наслідок цього, наприклад, Південна Америка віддаляється від Африки щорічно на 3,5-4 см, а натоміть Африка насувається на Євразію зі швидкістю 2 см на рік. Отже, в результаті руху літосферних плит у горизонтальному напрямі, в одних місцях земної поверхні відбувається їх зіткнення, в інших – розходження.

Так, у місцях зіткнення двох материкових літосферних плит між собою, їх краї зминаються в складки, що призводить до утворення високих гірських си¬стем. На перший погляд здається дивним, що в шарах гірських порід високо в горах знаходять рештки морських організмів. Адже там, де нині на краях плит височать гори, колись було море. Наприклад, найвищі гори світу Гімалаї виникли на місці зіткнення Індо-Австралійської плити з Євразійською, а найвища гірська система Європи Альпи та й наші Карпати – Африканської з Євразійською.

Там, де відбувається зіткнення материкової і океанічної літосферних плит, спостерігається така картина: внаслідок того, що океанічна земна кора меншої потужності і, відповідно, легша за материкову, вона підсувається під останню. Її край неначе загортається під сусідню материкову плиту і, занурюючись в астеносферу, там розплавляється. В наслідок цього утворюються вузькі глибоководні жолоби, а вздовж них – групи островів, які являють собою ланцюжки підводних вулканів. Такі рухи літосферних плит спостерігаються здебільшого на узбережжях Тихого океану. Адже лише він серед океанів має власні літосферні плити. Через значну рухомість території та безліч вулканів цей район Землі називають Тихоокеанським вовняним кільцем.

У місцях розходження літосферних плит утворюються глибокі ущелини – рифти (з англ. – розколина). З них виливається речовина астеносфери і, застигаючи, формує в океанах серединно-океанічні хребти. Внаслідок підняття магми тут виникає нова земна кора, за рахунок чого розширюється ложе океану. Наприклад, дно Індійського океану збільшується зі швидкістю 5-7 см за рік.

Літосферні плити не існують, як щось раз і назавжди дане. Їх абриси з часом змінюються. Старі плити з’єднуються в єдине ціле, або ж розтріскуються на нові, значно менші.

Що ж спричиняє горизонтальні рухи літосфери? Який механізм цих рухів? Учені вважають, що джерелом енергії цих рухів є внутрішнє тепло Землі, яке надходить на поверхню найінтенсивніше в районі океанічних рифтів. Повільно піднімаючись у районі серединно-океанічних хребтів, роз¬плавлена речовина мантії досягає земної кори і розтікається під нею. Віддаляючись від рифтів, вона тягне з собою розташовані вище плити, сприяючи розростанню океанічного дна і утворенню нової океанічної земної кори.

Знання про горизонтальні рухи літосферних плит мають велике практичне значення. Наприклад, знаючи межі літосферних плит, можна прогнозувати знаходження родовищ корисних копалин магматичного походження. Морські геологи, піднімаючи спеціальними трубками проби порід з дна моря на межі літосферних плит, знайшли багато родовищ заліза та руд інших металів. Тобто, шукай межі плит – знайдеш магматичні корисні копалини.

Крім вікових горизонтальних рухів літосферних плит, окремі їх частини зазнають вертикальних рухів, тобто можуть поволі опускатися чи підніматися, як крижини, що коливаються на воді. Ці рухи також відбуваються протягом століть, тому їх наслідки помітні з часом. Так на півночі Європи в наш час знаходять на висоті понад 200 м над рівнем моря старовинні кільця для швартування суден вікінгів. Це свідчить про повільне підняття берега. Натомість узбережжя Нідерландів повільно занурюється під води Північного моря і люди змушені будувати дамби для захисту від хвиль. Свідченням вертикальних рухів в Україні є залишки давньогрецького міста Херсонеса в Криму. Внаслідок опускання земної поверхні нині вони наполовину затоплені водами Чорного моря.

Вивчення напрямів та швидкості вікових вертикальних рухів літосфери має величезне практичне значення, насамперед для будівництва портів та безпечного судноплавства.