Эндогенные процессы

1. ПОНЯТИЕ ОБ ЭНДОГЕННОМ ПРОЦЕССЕ 

   Все геологические  процессы, происходящие в недрах Земли  и на ее поверхности, разделяются  на две группы: эндогенные и экзогенные. Эндогенные процессы (магматизм, тектонические движения, землетрясения) обусловлены внутренней энергией Земли, силой тяжести и силами, возникающими при ее вращении. Экзогенные процессы (выветривание, деятельность атмосферных, поверхностных и подземных вод, моря, льда, ветра, организмов) происходят на поверхности Земли и в самых верхних частях земной коры. Они обусловлены главным образом энергией солнечного излучения, силой тяжести и жизнедеятельностью организмов. Особо рассматривается деятельность человека.

   Под влиянием  внутренних и внешних геологических  сил облик Земли  - кора и рельеф земной поверхности – непрерывно меняется. Эта борьба происходила  на протяжении всей истории Земли  и является одной из диалектических черт ее развития.

   ВУЛКАНИЗМ – это совокупность явлений, связанных с перемещением магмы и излияния ее на поверхность. Типичным выражением вулканизма на земной поверхности являются вулканы. Одновременно с магмой при вулканизме выделяются летучие компоненты. По особенностям проявления и частично по продуктам извержения различают платформенный, геосинклинальный и орогенный вулканизм. По типам проявления вулканизм может быть линейным и центральным, а по месту – наземным и подземным.

   Вулканы – геологические образования  в виде куполообразованных или конусообразных гор, возникшие над каналами и трещинами в земной коре, по которым извергаются лавы, горячие газы: пары воды и обломки горных пород.

   Проявление  вулканической деятельности – единственный природный процесс, позволяющий  познакомиться посредством прямых наблюдений за выбросом на поверхность  лав, газов и растворов и кристаллизацией  силикатного расплава со сложнейшими  глубинными явлениями.

   В извержении вулкана выделяют несколько фаз: 1) иногда землетрясения и выбросы  газа; 2) основная – излияние лавы; 3) поствулканическая – выделение  газов, паров воды.

   Излияние  по трещинам и каналам расплавленных  масс на поверхность связана с  деятельностью обособленных очагов (камер) жидкой магмы. Они появляются и временно, на относительно короткий срок, поднимаются среди твердых масс коры вследствие скопления в породах радиоактивных элементов и сложных физико-химических процессов. Глубина этих очагов различна.

   Вулканы обычно представляют собой конусообразные горы (Везувий, Ключевская сопка) различной  высоты. Выводной канал – жерло  – заканчивается на поверхности  чашей или воронкой – кратером. Помимо конических гор, расположенных  обычно вблизи моря. Существуют трещинные  вулканы, в результате деятельности которых образуются лавовые потоки. Также вулканы подразделяются на действующие, уснувшие и потухшие.

   Современные вулканы расположены на земном шаре поясами, вдоль крупных разломов и тектонически подвижных областей называемых геосинклиналями.

   1. Тихоокеанская  зона («Тихоокеанское огненное кольцо»)  – наиболее крупная (около  60% всех действующих вулканов), обрамляющая  Тихий океан.

   2. Средиземноморско - индонезийская зона (большая часть действующих вулканов сосредоточена в ее восточной части: о. Ява, о. Суматра и др.);

   3. Атлантическая  зона, включающая вулканы Исландии, Азорских, Канарских, Малых Антильских  и др. островов.

   4. Индийско-Африканская  зона - острова Индийского океана (Коморские, Маврикий, Реюньон) и  во внутренних частях Африки (Кения  и Килиманджаро).

   Продукты  вулканических извержений бывают 3 видов:

   1. газообразные, которые изменяются во времени  и зависят от особенностей  магмы, температуры и давления (в состав газа входят пары  воды, СО₂, Н₂, НСl, HF, H₂S, CO и др.)

   2. Твердые  – вулканический пепел и песок,  лапилли, а также туфы и брекчии (эффузивно-осадочные породы).

   3. Расплавленные – жидкая магма.

   С поствулканической  деятельностью вулканов связаны  гейзеры – источники, периодически выбрасывающие фонтаны горячей  воды и пара, образующего в результате циркуляции подземных вод в трещинах, вблизи неостывших магматических очагов (Исландия, Новая Зеландия, Камчатка и т.д.).

   Тепло, выделяемая при извержении вулканов, используется в целях получения дешевой электроэнергии и обогрева различных объектов. Материалы вулканических извержений служат основой для образования плодородных почв (в тропическом поясе с таких почв земледельцы снимают несколько урожаев в год). 

   МЕТАМОРФИЗМ – это процесс существенного изменения текстуры, структуры и минерального состава горных. пород под воздействием температуры, давления и химической активности глубинных растворов (флюидов).

   Главными  причинами метаморфизма горных пород  являются температура, давление и химически  активные вещества – растворы и  летучие соединения.

   Температура. Процессы метаморфизма, по мнению большинства ученых, происходят при температуре от 250 до 800˚С. Повышение температуры всего на 10˚С увеличивает скорость химической реакции в 2 раза, а на 100˚С – примерно в 1000 раз. В условиях земной коры повышение температуры вызывается двумя основными причинами: 1) погружением горных пород на большие глубины (геотермический градиент в среднем 1˚С на 33 м); 2) тепловым воздействием магматических расплавов, внедряющихся в земную кору. Кроме того, оно может быть связано с поступлением глубинных флюидов, с локальным возрастанием теплового потока и некоторыми другими причинами.

   Химически активные вещества (вода, углекислота, водород, соединения серы и др.) являются катализаторами, облегчающими реакции между кристаллами, и участвуют в образовании новых минералов.

   Согласно  представлениям ученых (Д.С. Коржинский и др.), метаморфизующие растворы имеют глубинное (подкоровое) происхождение. Диффундируя из земных недр сквозь пустоты горных пород и магматические расплавы и обогащаясь по пути различными веществами. Они превращаются в активные агенты метаморфизма. Другим источником растворов и газов служат магматические расплавы.

   Различают несколько видов метаморфизма:

   1. по  месту проявления

   - региональный – протекает на больших глубинах и захватывает огромные территории. При нем образовались огромные геологические тела гнейсов, кварцитов (в том числе железистых) и мраморов. В результате перекристаллизации при одностороннем давлении минералы приобретают пластинчатый, листовой облик, образуя слюиды, иногда роговые обманки, оливин, некоторые плагиоклазы. 

   - контактовый – изменение горных пород, обусловленное тепловым и химическим воздействием на них внедрившихся магматических масс. Такому метаморфизму могут подвергаться как осадочные, так и магматические породы. Но обычно он проявляется на контакте магматической и осадочной. Магматический расплав, внедряясь с температурой 800-1000˚С, реагирует с химически активными породами, особенно карбонатами, вследствие такого взаимодействия интрузий с известняками образуются новые своеобразные породы – скарны и в них новые минералы – магнетит и др.

   2. по  факторам

   - термометаморфизм

   - динамометаморфизм

   - пневматолитовый метаморфизм

   - гидротермальный  (околожильный) метаморфизм – заключается в минералогическом и химическом изменении горных пород – под действие термальных водных растворов (гидротерм).

   Различают метаморфизм: 1) без поступления веществ  извне, но с изменением облика минералов  под действием температуры и  давления (например, известняк может  преобразовываться в зернистую  породу – мрамор, а песчаник –  в кварцит); 2) с поступлением новых  веществ из магмы.

   Минеральный состав метаморфических пород разнообразен: в них входят минералы из группы силикатов, алюмосиликатов и карбонатов, но отсутствуют галоиды и сульфаты. Характерные минералы – тальк  и хлорит.

ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ.

   Раздел  геологии, изучающий движения и деформации Земли, называется геотектоникой.

   Разнообразные нарушения первоначального залегания  горных пород и изменения высотных отметок местности свидетельствуют  о том, что с момента ее образования  находится в непрерывном движении. Все эти природные движения земной коры или отдельных ее участков называются тектоническими.

   Причины, вызывающие различные движения, многочисленны  – это вращение Земли, сила тяжести, тепло, образующиеся при радиоактивном  распаде, и, наконец, силы сжатия и растяжения. Выделяют две большие группы сил: 1) вертикальные (радиальные), направленные снизу или сверху, вызывающие растягивание слоев и приводящие к возникновения трещин, разломов; 2) горизонтальные (тангенциальные), создающие сложные складки. В обоих случаях могут происходить внедрение магмы и излияние лавы.

   Выделяются  два типа движений:

   1. Колебательные  (эпейрогенические)

   2. складчатые  и разрывные, или дислокационные (горообразовательные).

   Колебательные движения – это временные вековые  поднятия и опускания земной коры. По своей направленности они относятся  к существенно вертикальным, а по масштабам проявления – к общекоровым, или глубинным. По времени проявления, а соответственно и метода изучения эти движения подразделяются на движения прошлых геологических периодов, эпох, или древние тектонические движения; современные, происходившие в неоген-четвертичное время (около 25 млн. лет), и современные тектонические (последние 6-7 тыс. лет), изучаемые неотектоникой.  Колебательные движения прошлых геологических эпох (донеогенового) имели огромное значение для образования толщ осадочных пород большой мощности и формирования месторождений ряда полезных ископаемых – нефти, угля, солей.

   Современные движения необходимо учитывать при  строительстве гидротехнических и  ирригационных сооружений, поскольку  подъем суши усиливает эрозию, а  опускание способствует накоплению осадочных толщ (наблюдается в  Нидерландах, отдельных участках Предкавказья), ускоряет заболачивание и т.д. Воздымания отмечаются в Скандинавии, также имеются участки земной поверхности с попеременными поднятиями и опусканиями: так, в Неаполитанском заливе отметки уровня моря на колоннах храма Юпитера Сераписа, сооруженного до II в. до н.э., указывают, что здесь за период более 2000 лет происходили разнонаправленные движения с амплитудой более 12,5 м; с 1880 г. западный берег оз. Байкал опустился на 40-50 см, а восточный поднялся на 12 см.

   Эпейрогенические  колебательные движения необходимо учитывать при гидромелиоративном строительстве, поскольку поднятия способствуют осушению заболоченных массивов.

   Дислокационные  тектонические движения. Этот тип  движений вызывает резкое изменение  залегания горных пород и проводит к их смятию и изгибу и образованию  складок и гор. С точки зрения механики образования различают  складки изгиба, которые образуются вследствие скольжения двух изгибающихся слоёв; складки складывания, возникающие  вследствие перемещения материала  по  поверхности скалывания; складки  нагнетания, формирующиеся в результате течения горных пород, способных  пластическим деформациям (каменная соль).

   Интенсивность складчатости зависит от податливости пород силам, вызывающим их смятие. Размеры складок и их форма  весьма разнообразны. По положению  осевой плоскости различают прямые, наклонные, лежащие и опрокинутые  складки. По  форме выделяют два  типа складок: антиклинальные, обращенные выпуклостью вверх и имеющие  форму дуги или вала; синклинальные, обращенные выпуклостью вниз.

   Пластичные  породы деформируются, изгибаются, скользят и надвигаются друг на друга без  разрыва сплошности – такие деформации носят название складчатых. Если внешние силы превосходят предел прочности пород, то сплошность последних нарушается, в них образуются трещины, расколы, разломы. При перемещении пород по поверхности этих нарушений образуются разрывные деформации.

   Разрывные, или дизъюнктивные, тектонические  нарушения выражаются в нарушении  сплошности горных пород и в разрыве какой-либо поверхности. Эти нарушения теснейшим образом связаны со складчатыми. Так, складчатые движения могут переходить в разрывные: например, коленообразная складка (флексура) может преобразовываться в сброс, надвиг. Следствием глубинных разрывных деформаций являются землетрясения.