Строение литосферы, тектоника литосферных плит и рельеф Земли

Земля обладает концентрическим слоистым строением, возникшим в результате гравитационной дифференциации первичного протопланетного вещества около 4.54 млрд лет назад. Тяжелые железоникелевые соединения опустились к центру, образовав ядро, а легкие силикатные породы всплыли к поверхности.

Выделяют три главные внутренние геосферы:

1. Земная кора: тончайшая внешняя твердая оболочка толщиной от 5 км (под океанами) до 75 км (под высочайшими складчатыми поясами Гималаев и Тянь-Шаня).

2. Мантия: силикатная оболочка толщиной около 2900 км, составляющая более 80% объема планеты. В верхней мантии на глубинах 100–250 км залегает астеносфера — пластичный, частично расплавленный слой, по которому скользят жесткие блоки литосферы.

3. Ядро: радиусом около 3470 км. Состоит из жидкого внешнего ядра (генератор геомагнитного поля планеты за счет конвекционных вихрей железа) и сверхплотного твердого внутреннего ядра с температурой около 6000°C.

Литосфера (от греч. 'литос' — камень) включает в себя земную кору и самую верхнюю упругую часть мантии до астеносферы.

Земная кора подразделяется на два генетически различных типа, определяющих планетарный рельеф — материки и океанические впадины:

1. Материковая (континентальная) кора:

- Имеет трехслойное строение: осадочный чехол (0–15 км), гранитный слой (сиалический — Si, Al; плотность 2.7 г/см³) и базальтовый слой (сима — Si, Mg; плотность 2.9–3.0 г/см³).

- Средняя мощность составляет 35–45 км, достигая максимума до 70–75 км под складчатыми поясами Памира, Тибета и Анд. Возраст древнейших пород превышает 4.0 млрд лет.

2. Океаническая кора:

- Имеет двухслойное строение: гранитный слой полностью отсутствует! Поверхность сложена тонким осадочным слоем (менее 1 км) и мощным базальтовым комплексом (5–10 км).

- Мощность коры составляет всего 5–10 км. Она значительно плотнее и моложе континентальной (не старше 180–200 млн лет, так как непрерывно обновляется в срединно-океанических хребтах).

В 1912 году немецкий ученый Альфред Вегенер сформулировал гипотезу дрейфа материков, заметив удивительное совпадение береговых линий Африки и Южной Америки. Во второй половине XX века эта идея переросла в строгую теорию тектоники литосферных плит.

Литосфера не монолитна: она разбита глубинными разломами на гигантские блоки — литосферные плиты (Евразийская, Северо-Американская, Южно-Американская, Африканская, Индо-Австралийская, Тихоокеанская, Антарктическая). Движущей силой их перемещения является тепловая гравитационная конвекция вещества мантии (восходящие мантийные плюмы и нисходящие холодные потоки).

Типы границ литосферных плит:

1. Дивергентные (границы расхождения): в срединно-океанических хребтах плиты расходятся. Магма поднимается, остывает и формирует новую океаническую кору — процесс спрединга (разрастания морского дна). На суше примером служит Восточно-Африканский рифт.

2. Конвергентные (границы схождения):

- Субдукция: океаническая плита пододвигается под материковую, формируя глубоководный желоб (Марианский, Перуанско-Чилийский) и вулканические дуги (Анды, Курилы, Япония).

- Коллизия: столкновение двух материковых плит равной плотности, приводящее к сминанию пород в колоссальные горные цепи (столкновение Индостана с Евразией образовало Гималаи).

3. Трансформные границы: плиты скользят горизонтально относительно друг друга без образования или уничтожения коры (разлом Сан-Андреас в Калифорнии).

Рельеф Земли формируется в результате непрерывного антагонистического противоборства двух групп процессов:

1. Эндогенные процессы (внутренние): черпают энергию из недр Земли (радиоактивный распад, гравитационная дифференциация). К ним относятся тектонические движения (складчатые и разрывные), магматизм (вулканизм и внедрение интрузий) и землетрясения. Эндогенные силы создают главные неровности планеты — горные хребты, нагорья, рифтовые впадины.

2. Экзогенные процессы (внешние): питаются энергией солнечной радиации и силы тяжести. К ним относятся физическое, химическое и биологическое выветривание, деятельность текучих вод (эрозия и образование речных долин), ветра (дефляция и эоловые барханы), ледников (троги, кары, морены) и гравитационные процессы (оползни, обвалы, селевые потоки). Экзогенные силы сглаживают и разрушают горы, заполняя осадочным материалом впадины (денудация и аккумуляция).