Внешние и внутренние силы Земли
На земной поверхности постоянно действуют силы, которые разрушают скалы, размывают берега, переносят массы раздробленных и растворенных минеральных веществ, осаждают и накапливают слои осадков. Подобные процессы, господствующие на поверхности Земли, называются внешними или экзогенными. С давних пор от них отделяют глубинные, внутренние, или эндогенные, силы, источники которых находятся в недрах планеты. Извне воздействуют на Землю силы притяжения Луны и Солнца. Сила притяжения других небесных тел очень мала, и ею можно пренебречь. Однако некоторые ученые считают, что в геологической истории Земли за десятки миллионов лет гравитационные воздействия из космоса могут значительно возрастать. В результате их происходят, например, морские приливы. Некоторые ученые к экзогенным силам относят и земное притяжение, из-за которого происходят оползни и обвалы, стекают воды, перемещаются ледники и т. д.
<addc>r</addc>
Экзогенные силы разрушают и химически преобразуют горные породы, переносят рыхлые и растворимые продукты разрушения водой, ветром и ледниками. Одновременно идет отложение, накопление (аккумуляция) продуктов разрушения на суше или на дне водоемов в виде осадков (в дальнейшем они преобразуются в осадочные горные породы). Внешние силы участвуют, в сочетании с внутренними, в формировании рельефа Земли, в образовании осадочных пород и многих типов месторождений полезных ископаемых (например, руд алюминия — бокситов, никеля и др.).
Процессы разрушения горных пород, переноса продуктов выветривания, их накопления называют денудацией. Наиболее интенсивно она идет на возвышенностях. В результате постепенно разрушаются и понижаются горы, заполняются впадины и рельеф выравнивается.
Эндогенные процессы (тектонические движения) поднимают отдельные участки земной коры, тогда как внешние силы стремятся их снизить. Молодые горные сооружения (Кавказ, Альпы) поднимаются. Силы разрушения не успевают их уничтожить, как ни энергично работают воздух, вода, ледники. Поэтому мы видим высокие горы, со склонами, глубоко расчлененными экзогенными процессами. Когда замедляются тектонические движения и силы разрушения начинают преобладать, то происходит выравнивание поверхности. Особенно ярко это можно наблюдать на примере Казахского мелкосопочника — обширной, некогда высокогорной страны, превращенной ныне в холмистую равнину с отдельными невысокими горами, как бы утопающими в продуктах разрушения горных пород.
Обычно считается, что от соотношения движений земной коры и денудации зависит направление развития рельефа: при преобладании разрушения и денудации над тектоническими процессами происходит общее нивелирование и понижение рельефа. Горы постепенно превращаются в пенеплены — слабо всхолмленные, местами почти ровные, предельные равнины. Под влиянием новейших тектонических движений пенеплены поднимаются, образуя высокие плоские хребты (например в Саянах, в Тянь-Шане), или опускаются, покрываясь толщей коры выветривания.
Земная поверхность, согласно подобным представлениям, выглядит как арена борьбы внутренних и внешних сил планеты. Первые вызывают движения в земной коре, вторые — разрушают поверхность гор и перераспределяют продукты разрушения. Выходит, будто внутренние силы планеты созидательные, «главные», без которых замерла бы жизнь Земли, сгладился бы рельеф и повсюду расстилалась гладь Мирового океана. Так ли это?
Прежде чем ответить на этот вопрос, познакомимся с внутренними (эндогенными) силами. У них главный источник энергии — внутренняя теплота в недрах Земли. К внутренним силам относятся: распад радиоактивных веществ, различные химические реакции и превращения вещества в недрах, внезапные разрядки возникающих в толще планеты напряжений. Эндогенные силы вызывают движения магмы, вулканическую деятельность, метаморфизм горных пород, землетрясения, медленные поднятия и опускания земной коры, ее горизонтальные перемещения, разрывы в толще горных пород, образование месторождений полезных ископаемых и т. д.
Они ярко проявляются в магматизме — сложных процессах возникновения и движения магмы (расплавленной огненно-жидкой массы) в верхние горизонты коры и к поверхности Земли. Она имеет преимущественно силикатный состав и образуется в земной коре или (редко) в верхней мантии. Главные типы магм: основная (базальтовая) и кислая (гранитная). Извергаясь на поверхность Земли, магма образует вулканы.
Это эффузивный магматизм.
Магма не всегда изливается, а часто внедряется в толщу горных пород и там медленно остывает. Так образуются интрузии. Слагающие их магматические породы называют интрузивными. Формируясь в условиях медленного охлаждения магмы под большим давлением, интрузивные породы приобретают правильную равномерно-зернистую структуру. В процессе денудации массивы интрузивных пород могут оказаться на земной поверхности. Например, очень много гранитных массивов в Забайкалье, есть они на Урале, в Украине, в Средней Азии.
Из магматических внедрений наиболее известны лакколиты — грибообразные или подобные караваям интрузии, приподнявшие осадочные слои. Лакколиты залегают неглубоко, и приподнятые слои иногда образуют огромные купола — диаметром от сотен метров до 5—6 км и более. Широко известны лакколиты района Минеральных Вод на Северном Кавказе, поднимающиеся среди ровного плато: горы Железная, Бештау, Машук и др.; Аюдаг — в Крыму.
Дайки — результат внедрения магмы по трещинам в земную кору. Нередко породы, слагающие их, бывают более твердыми, чем окружающие; поэтому при выветривании дайки остаются в виде стены. Толщина их может достигать десятков и даже сотен метров. Трещинные интрузии небольшой мощности и неправильной формы называют магматическими жилами. Иногда в узле пересечения трещин залегают штоки, подобные столбам. Крупные массивы глубинных горных пород, главным образом гранитоидов, удлиненно-овальной формы, залегающих на значительной глубине, называются батолитами. Они достигают 2000 км в длину и 100 км и более в ширину. С гранитными батолитами связаны месторождения олова, вольфрама, золота и многих других металлов.
Медленные поднятия и опускания обширных участков земной коры сопровождают всю историю Земли, они происходят, конечно, и в наши дни. Направление этих колебательных, или эпейрогенических, движений (эпейрогенез) с течением времени изменяется: поднимающиеся участки начинают погружаться, и наоборот. Скорость таких движений настолько мала, что за короткий отрезок времени их заметить трудно. Скорости выражаются долями миллиметров в год, а предельные — сантиметрами в год. Классический пример опусканий — территория Голландии. Значительная ее часть находится ниже уровня моря и от вторжения моря защищена дамбами. Они надстраиваются по мере опускания суши. Скорость опускания здесь — 0,5—0,7 см/год. А поднимается земная кора, например, в Швеции и Финляндии, где по берегам Ботнического залива многие порты оказались удаленными от моря на значительное расстояние.
Внутренние силы работают в недрах планеты и совершенно скрыты от наших глаз. Эпейрогенические колебательные движения столь неторопливы, что заметить их также нельзя. Конечно, некоторые проявления внутренней жизни Земли видны на поверхности (вулканы) или ощущаются людьми (землетрясения). А вот интрузии, дайки, жилы — результаты вековых движений поверхности, разрывы земной коры и многое другое — разве все это может наблюдать краевед? Да, может. Особенно в горной местности, на обнажениях, где хорошо видны, вскрыты эрозией слои горных пород, жилы, штоки, дайки и т. п. В разных районах нашей страны имеются обнажения горных пород, в которых выходят на поверхность отложения самых разных геологических эпох: от древнейших пород (они обнажаются в пределах Балтийского щита, Восточной Сибири, Украинского кристаллического массива) до современных, созданных в результате деятельности человека.
В конце прошлого века было открыто явление радиоактивности. Энергия распада ядер очень велика, радиоактивных минералов в недрах много. Ученые стали подсчитывать мощности внешних и внутренних источников энергии Земли. Выяснилось, что среди них абсолютно преобладает лучистая энергия Солнца. Перехватываемая Землей лучистая энергия Солнца в тысячи раз превышает все внутренние источники, вместе взятые. Выходит, внешние силы должны играть главную роль в жизни нашей планеты. По мнению советского ученого-естествоиспытателя В. И. Вернадского, в глубинах планеты ниже земной коры геологическая активность быстро затухает. Действительно, почти все эпицентры землетрясений и вулканические очаги приурочены к земной коре и отчасти к подстилающему ее слою астеносферы (области относительно низкой вязкости подкорового вещества, которое частично находится в пластичном состоянии). Но ведь, как известно, земная кора — это область былых биосфер. Почти все слагающие ее породы некогда побывали на земной поверхности, подверглись «обработке» внешними силами и накопили в той или иной форме солнечную энергию. А затем, опускаясь на многие километры в недра Земли, под огромным давлением вышележащих пород они отдают накопленную энергию. Теперь она становится как бы внутренней тепловой (геотермальной) энергией Земли, вызывая множество геологических процессов как в глубинах (например, магматизм), так и на поверхности (вулканизм и др.).
Строение вулкана: 1 — кальдера; 2 — сомма; 3 — конус, 4 — кратер; 5 — жерло. 6 — лавовый поток; 7 — лавовый очаг.
Залегание магматических пород: Б — батолит; Л — лакколит; Ш — шток; Ж — жила; П — покров.
Типы вулканов: 1 — площадной; 2 — трещинный; 3 — гавайский; 4 — стромболианский; 5 — везувианский; 6 — плинианский.
Вулкан-кальдера. Образуется при извержении, сопровождающемся взрывом, при этом вершина его разрушается. В возникшей котловине иногда образуются маары-воронки. В таких воронках может скапливаться вода.
Формы залегания интрузий.
Разрез лакколита.
Дайка.
Вулканические бомбы.
Жила секущая (1) и пластовая (2). В — висячий бок; П — лежачий бок.
Пенеплен.
Батолит. А — основная масса породы.
Предположение о единстве, тесной взаимосвязи внешних и внутренних сил Земли пока остается гипотезой. Для решения подобных проблем нужны не только обширные знания, но и умение наблюдать жизнь природы, читать каменную летопись Земли, хорошо разбираться в особенностях конкретных районов страны.
