Новини освіти і науки:

G+

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

ЗМІНИ В ГЕОЛОГІЧНОМУ СЕРЕДОВИЩІ ПІД ВПЛИВОМ ЕНДОГЕННИХ ПРОЦЕСІВ

Ендогенні процеси пов'язані з тепловим режимом Землі, який залежить від гравітаційної диференціації земної речовини на щільне ядро і залишкову силікатну мантію, розпаду радіоактивних елементів і приливної енергії. Енергія сонячного випромінювання в основному зумовлює| екзогенні процеси. (О.Г.Сорохтін, С.А.Ушаков, 1991).

З ендогенних процесів найбільш руйнівними є вулканізм і землетруси.

Вулканізм. Під вулканізмом розуміється сукупність процесів і явищ, пов'язаних з переміщенням магми з глибинних частин земної кори на поверхню. Магма є флюїдно-силікатним розплавом, що містить породоутворюючі| оксиди Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na K,Ti і летючі речовини CO₂, H₂S, H₂O, SO₂, HCL і ін. Магма і утворені ними магматичні породи по насиченості окислом кремнію підрозділяються на ультра основні ( SiO 2<45%), основні (~50%), середні (~60%) і кислі (65-80%). В процесі диференціації (кристалізаційної і лікваційної|) і асиміляції (за рахунок плавлення вміщаючих порід) магма змінює свій склад. Залежно від співвідношення CaO, K₂O, Na₂O, Al₂O₃ базальтова магма (основні) ділиться на лужні і вапняно-лужні, або нормальні.

Піднімаючись до поверхні, магма кристалізується усередині Землі, утворюючи інтрузивні тіла: глибинні - штоки; неглибокі (гіпабісальні) - лаколіти, неки|, сили|, дайки|. Прорвавшись на поверхню, магма створює вулканічні конуси, лавові поля і потоки, складені ефузивними породами.

Від складу магматичного розплаву, його температури, тиску, концентрації летких речовин залежить тип виверження: ефузивний (спокійне виявлення лави), експлозивний| (вибухове виверження) і екструзивний| (витискування лави). Спокійне виявлення характерне для базальтової лави з невеликою кількістю газів, створює щитові вулкани з пологими схилами (Гавайські острови, платобазальти| Сибіру). Вибухове виверження пов'язане з менш рухомою основною лавою, насиченою газами, з викидом великої кількості пірокластичного| матеріалу (Ключевський на Камчатці, Стромболі, Везувій, Етна| в Середземному морі). В'язка магма з великою кількістю газів звичайно видавлюється по каналах, утворюючи на поверхні «обеліск» (Мон-Пеле – Малі Антильські острови, Безіменний - Камчатка). Подібні виверження також супроводжуються викидом пірокластики|.

Більше 90% вулканів розташовано уздовж меж літосферних| плит. Літосфера Землі складається з тих, що переміщаються по астеносферному| шару жорстких плит потужністю від 50-60 км до 200-300 км, сім з них відносять до мегаплит|. Це Євроазіатська, Північноамериканська, Південноамериканська, Африканська, Тихоокеанська, Індо-Австралійська і Антарктична. Дрібніші плити – Аравійська, Карибська, Філіппінська, Наська, Кокос і ін. Межі між плитами можуть бути дивергентними, конвергентними і трансформними|.

По дивергентних межах відбувається нарощування океанічної кори і розсовування плит. По конвергентних – сходження плит, причому може відбуватися підсовування океанічної плити під легшу континентальну або зіткнення двох плит, зухвалі колізійні обстановки. По трансформних|, звичайно круто падаючих розломах, здійснюється ковзання літосферних| плит щодо один одного.

Отже, вулкани пов'язані із зонами розтягування, стиснення і ковзання. До зон розтягування відносяться серединно-океанічні хребти (СОХ) і континентальні рифти|. Серединно-океанічні хребти (Атлантичний СОХ, Тихоокеанський СОХ) є витягнутими гористими підняття з вісьовим рифтом|, де відбувається виникнення океанічної кори. По осьових рифтах| з мантії виливаються базальтові лави. Велика швидкість підйому розплавів до поверхні практично не змінює складу лав; вивержені породи представлені в основному толеїтовими| базальтами|. У міру видалення від СОХ збільшується відсоток лужних базальтів|. Інтенсивність вулканічних вивержень впливає на швидкість розсовування літосферних| плит. Так, найбільша швидкість розсовування плит наголошується в Тихому океані (до 10-18 см/рік).

Континентальні рифти| (оз. Байкал, Червоне, Мертве море, Каліфорнійська затока, рифти| Східної Африки і ін.) відносять до структур ранньої стадії розділення кори.

У континентальних рифтах| мантійні| розплави формують проміжні вогнища на глибинах порядку перших десятків кілометрів. При взаємодії з різними по складу вміщуючими породами відбувається диференціація розплавів. Вулкани і вулканічні породи досить різноманітні. Останні представлені трахітами|, трахіандезитами|, лужними базальтами|, фонолітами, нефелінітами|, авгітовими| андезитами, дацитами|, ліпаритами.

Найбільш інтенсивна вулканічна діяльність виявляється в місцях потрійного зчленування рифтів|, наприклад, Галапагоське в Тихому океані, Азорське в Атлантичному, Родрігес в Індійському океані, Афар в Східній Африці і ін.

У зонах стиснення при підсовуванні однієї плити під іншу формуються глибоководні жолоби, острівні дуги, мікроконтиненти і активні околиці континентів. Від жолобів у бік континентів простежуються зони, похилих, звані сейсмофокальними| або зонами Беньофа, по яких океанічна плита занурюється під континентальну. Часткове плавлення океанічної плити приводить до утворення магми, яка піднімається до поверхні.

Від глибини плавлення і складу розплавлених порід залежить склад магми, тип вулканізму. Вулкани просторово зв'язані з острівними дугами, мікроконтинентами і активними околицями континентів (Тихоокеанське кільце). У міру видалення від океану, і отже, із збільшенням глибини плавлення, толеїтові| лави базальтового і андезитового| складу змінялися на продукти виверження вапняно-лужного ряду від базальтів| до дацитів| і далі на лужно-базальтові і сублужні лави.

Вулкани активних околиць континентів характеризуються великим змістом SiO₂ і Al₂O₃ і, отже, більшою експлозивністю| вивержень, великою кількістю ігнімбритов|.

При зіткненні континенту з континентом, мікроконтинентом або острівною дугою утворюються колізійні обстановки, що характеризуються скупченням порід і інтенсивним проявом вулканізму (гімалайський, кавказький тип). Колізійний вулканізм розвивається по-різному, в основному, зберігаються особливості вулканізму, передуючого стадії зіткнення.

Ковзання літосферних| плит здійснюється по трансформних| розломах, які знаходяться як в океані (Чарлі Гиббс в Північній Атлантиці), так і на континенті (Анатолійський|). Ковзання відбувається із-за різниці швидкостей їх переміщення. Вулкани виявляються в місцях, де плити не просто ковзають щодо один одного, але і мають деяку розбіжність.

Невелика кількість вулканів знаходиться усередині плит. Тут вони розташовані над «гарячими крапками», тобто над ділянками локальних довгоживучих потоків розігрітої мантійної| речовини. Наприклад, на континенті до таких вулканів відноситься Тібесті в Африці. Переміщаючись, плити ніби пропливають над цими ділянками, утворюючи ланцюжок вулканів. Так були утворені Австралійські, Маршалові острови, Гавайсько-імператорський хребет.

Інтенсивність вулканізму збільшується, якщо гаряча крапка співпадає в просторі з межею літосферних| плит, з Серединно-океанічним хребтом або трансформним| розломом, як в Ісландії, де «гаряча крапка» знаходиться на трансформному| розломі Гіббс Чарлі.

Щорічно в світі вивергається приблизно 30 вулканів з викидом близько 1 км³ лави і пірокластів|. Найбільш сильну дію на природне середовище надають експлозивні| виверження вулканів. При цих виверженнях відбувається руйнування вулканічних споруд, викид величезної кількості пірокластики|, утворення грязьових потоків. Лавові і грязьові потоки, пекучі хмари, попілоспади|, отруйливі гази завдають чималого екологічного збитку, який полягає в токсикації| вод і ґрунтів, знищенні рослинності і біоти. У небезпечній близькості від активних вулканів проживають близько 7% населення Землі. При виверженні вулкана Мон-Пеле в 1902 р. попільна хмара з температурою 600 ⁰С спалило місто Сен-Пьєр з 28 000 жителів. Під час виверження Везувію (79г. н.е.) місто Помпеї було похоронене під шаром попелу завтовшки шість метрів. Лавові і грязекам'яні| потоки, стікаючи по схилах, руйнують все на своєму шляху, знищують міста разом з їх жителями. У 1883р. після виверження Кракатау виникли гігантські морські хвилі – цунамі - висотою до 40м, які, обрушившись на побережжі, погубили 40 000 чоловік. У Росії активні вулкани розташовані на Камчатці, Курильських островах, Сахаліні, цунамі звичайно загрожує побережжю Далекого Сходу.

В результаті вулканічних вивержень в атмосфері спостерігається підвищений вміст CO₂, SO₂, CH₄ і значна замутненість| її аерозолем вулканічного походження. Найбільші виверження, такі як Тамбора в Індонезії в 1815р., приводять до зміни клімату, до зменшення приповерхневої температури повітря.

Після виверження вулканів відбуваються виділення на поверхню різних по складу вулканічних газів, званих фумаролами|. Найбільш небезпечні для життя людей і тварин вуглекислі гази, або мофети. Близько порівняно молодих вулканів поширені гарячі джерела. На Камчатці знаходиться знаменита Долина Гейзерів і численні гарячі фумарольні| озера і грязьові казани.

У газовому складі термальних вод окрім сірчистого, вуглекислого газу і азоту містяться легколеткі| з'єднання бору, фтору, хлору, селену, ртуті і інших хімічних елементів. Розчиняючись, сірчисті гази додають поверхневим і ґрунтовим водам сильно кислий склад, подібний розчину сірчистої кислоти. З сірчанокислих вод осідають сульфідні мінерали ртуті, миш'яку, сурми, міді, цинку, свинцю, заліза. Іноді відбувається виділення отруйного селенистого водню. При використанні гарячих джерел необхідно проводити попередні дослідження, вивчати ступінь негативної дії на навколишнє середовище, удосконалювати технологічний процес для раціональнішого використання джерел.

Людина намагається боротися з руйнівною силою вулканів. Запропонована ціла низка активних захисних заходів. Лаву охолоджують сильними струменями води, щоб перевести її в твердий стан, як було в одному з міст на острові Хеймаєй (Ісландія, 1973р.). Споруджують захисні стіни, дамби, вали для затримки лавових потоків. За допомогою авіації і артилерії можна зруйнувати частину кратера, щоб лава могла текти в безпечному напрямі. Іноді в кратерах розташовуються озера. При виверженнях вода викидається з кратера і, змішуючись з рихлим матеріалом, перетворюється на гарячі грязьові потоки – лахари|, які, спрямовуючись вниз по схилу, крушать все на своєму шляху. Цього можна уникнути, якщо перед початком виверження спорудити систему тунелів і по ним спустити воду.

До пасивних засобів захисту відносяться: розташування населених пунктів в найбільш безпечних місцях, добре діюча система попередження і евакуації людей, моніторинг і вулканічне районування. Останнє складається з дослідження вулканічних областей і складання карт, по яких можна визначити ступінь небезпеки того або іншого вулкана і вибір шляхів порятунку при евакуації. На картах також позначаються побережжя, схильні цунамі.

Дослідження вулканів проводять геологічними, геодезичними, геофізичними, геохімічними і дистанційними методами.

Геологічні методи включають: вивчення вулканічної структури, картографування| прилеглих територій, історію вулкана, що дозволяє зробити висновок про характер його діяльності.

Геодезичні методи пов'язані з точною топографічною зйомкою, що визначає деформацію вулканічної споруди. Перед виверженням звичайно відбувається склепінне здіймання і розширення кратера. Так, в 1964 р. кратер Кілауєа розширився на декілька сантиметрів, а після виверження знов скоротився.

Геофізичні методи підрозділяються на сейсмічні, геомагнітні і гравіметричні. З їх допомогою можна прогнозувати час, місце і силу вивержень.

Найбільш ефективними є сейсмічні дослідження, за допомогою яких можна визначити зв'язок виверження з попередніми землетрусами, вивчити характер цих землетрусів.

Геохімічні методи включають вимірювання температури і кількості газів, що виходять, і вод в одиницю часу, вивчення вигляду і кількості перегонів і відкладень джерел. Ведуться спостереження за вмістом сірки і хлору і за зміною їх кількісних співвідношень.

Серед дистанційних методів можна відзначити інфрачервону зйомку земної поверхні з літаків або космічних носіїв, за допомогою якої можливо відмітити зміну температурного режиму на окремих ділянках.

Для протистояння таким геологічним процесам як вулканізм і землетруси необхідні сумісні міжнародні дослідження. З 1990 року діє проект Міжнародного Десятиліття по зменшенню ризику небезпечних природних явищ. Цей проект передбачає використання сучасних технологічних досягнень, координацію інформації, картографування| активних і потенційно активних вулканів, вивчення вулканічної діяльності, поліпшення техніки реєстрації вулканічних вивержень, вдосконалення прогнозу на основі геодинамічного| і геохімічного моніторингу.

Землетруси. Значніші руйнування і жертви серед населення приносять землетруси. Майже безперервне коливання земної поверхні (кожні п'ять хвилин здійснюється мінімум один підземний удар) спричиняє за собою безліч наслідків. Щорічно в світі із-за землетрусів в середньому гине 10 000 чоловік. Іноді кількість жертв вимірюється сотнями тисяч. У липні 1976 р. у південних районах Тянь-Шаню загинуло близько 700 тисяч чоловік, а землетрус в Китайській провінції Шаньсі в 1556 році знищив майже 1 млн. жителів. У Вірменії у грудні 1988р. Спітакський землетрус поніс 40 тисяч життів. В результаті рушаться міста і села, промислові і сільськогосподарські підприємства, автомобільні дороги і залізниці. При крупних землетрусах відбувається перебудова рельєфу, виникають нові піднесеності і провали, змінюються напрями річок, утворюються тріщини і розломи, відбувається переміщення блоків земної кори.

Із-за різкої розрядки напруг в земних надрах вивільняється величезна енергія і утворюються сейсмічні хвилі. Вони розходяться на всі боки, викликаючи коливання гірських порід. Такі коливання і називають землетрусами.

Існує три види сейсмічних хвиль: первинні подовжні (P-хвилі), вторинні поперечні (S-хвилі) і поверхневі (L-хвилі). Подовжні хвилі проходять через рідини, гази і тверді тіла і приводять до стиснення і розтягування гірських порід. Поперечні хвилі розповсюджуються тільки в твердих тілах і впливають на зрушення і кручення порід. Амплітуда цих хвиль настільки мала, що вони можуть бути зареєстровані тільки за допомогою сейсмографа. Швидкість хвиль залежить від типу порід, в яких вони розповсюджуються; середня швидкість P-хвиль складає 7,5 км/с, S-хвилі переміщаються в два рази повільніше. З нижчою швидкістю розповсюджуються L-хвилі, але вони відрізняються найбільшою амплітудою і викликають найсильніші руйнування.

Після перших сильних підземних поштовхів спостерігаються слабкіші повторні поштовхи, звані афтершоками.

Місце, де виникає землетрус, є його вогнищем, або фокусом, або гіпоцентром, а проекція вогнища на поверхню – епіцентром. Залежно від глибини виникнення, землетруси діляться на мілкофокусні| (з глибиною до 60 км), середнєфокусні| (від 60 до 300 км) і глибокофокусні| (понад 300 км). Більшість землетрусів відносяться до мілкофокусних|.

Сила землетрусів визначається кількістю енергії сейсмічних хвиль, що виділилася у вогнищі. У Росії вона оцінюється за шкалою інтенсивності «MSK – 64» в балах від 1 до 12 . Автори запропонованої шкали: С.В.Медведєв, В.Шпонхойєр, В.Карник. По перших буквах їх прізвищ і названа шкала. Наприклад, Ташкентський землетрус в 1966г. оцінювався в 8 балів, Спітакський в 1988г. – в 8-10 балів. У світовій практиці використовується шкала магнітуд, запропонована Ч.Ріхтером в 1935 році, де магнітуди вимірюються від 0 до 8,8. За цією шкалою магнітуда землетрусу в Гватемалі (1976г.) склала 7,5, в Чилі (1960г.) – 8, а в Ташкенті (1966г.) – 5,3. Землетрус з магнітудою 8 енергетично сопоставимий| з вибухом декількох тисяч атомних бомб хіросімського| типу (С.М.Мягков, 1995г.). Руйнівні землетруси звичайно мають магнітуду від 7,0 і вище.

Основною причиною землетрусів є переміщення блоків земної кори, яке пов'язане з тектонічними процесами: розтягуванням, стисненням і зсувом по розломах. У зонах розтягування (серединно-океанічні хребти і континентальні рифти|) відбуваються мілкофокусні| середнєамплітудні| землетруси. Із зонами стиснення (острівні дуги, океанічні| глибоководні жолоби, зони зіткнення континентальних плит) пов'язані найбільш численні і могутні землетруси. Більше 90% підземних поштовхів зосереджені в Альпійсько-гімалайському і Тихоокеанському поясах: тут розташовуються самі руйнівні землетруси з мілко-|, середньо- і глибокофокусними| вогнищами.

Зсув плит, крупних блоків гірських порід уздовж глибинних розломів, наприклад, трансформних|, приводить до середньо- і малоглибинних землетрусів - від слабких до катастрофічних. Землетрус в Каліфорнії в 1971р. пов'язаний із зсувом по розлому Сьєрра, в 1989р. – по розлому Сан-Андреас.

Вулканічна діяльність також є причиною виникнення землетрусів, але вони, за рідкісним виключенням, слабкі і охоплюють невелику площу. Підземні поштовхи супроводжували виверження Кракатау, Везувію. У 1973 році в Ісландії на острові Хеймаєй прокинувся вулкан Хельгафьєл. Поки його лава піднімалася до поверхні, зареєстровано безліч слабких поштовхів до 2,7 балів за шкалою Ріхтера.

Невеликі землетруси відбуваються із-за зміни навантаження на земну поверхню. Так, скупчення опадів в дельтах річок приводить до збільшення навантаження, а відступання льодовика, навпаки, до її зниження. І те і інше викликає сейсмічні коливання.

Діяльність людини також може привести до землетрусів. Заповнення водосховищ, вибухи, запуск космічних апаратів, рух потягів викликають коливання гірських порід. Витягання з надр корисних копалини веде до опускання поверхні і розвитку техногенної сейсмічності. Антропогенний землетрус, пов'язаний з швидким наповненням водосховища, відбувся в Індії поблизу дамби Койну в 1967 році.

Потужністю 8-9 балів, він зруйнував сотні будинків, згубив 180 чоловік, 2 тисячі чоловік було поранено.

У гірських виробленнях, наприклад, Донбасу, спостерігаються слабкі вогнища із-за зміни напруженого стану. Причиною Газлійського землетрусу 1976 року деякі дослідники називають розробку газового родовища.

Щорічний збиток від землетрусів складає 7 млрд. доларів (за даними ЮНЕСКО). У «катастрофічному» 1976 року загинуло 700 тисяч чоловік. Крім руйнувань і жертв, унаслідок землетрусів утворюються обвали, грязьові потоки (Гисарський хребет, 1949 р.), опускається і затопляється морем оброблювана земля (Чилі, 1960р.), виникають крупні розриви земної поверхні (Каліфорнія, 1971р.)

Землетруси, як правило, уникнути не можна, але можна пом'якшити його наслідки, врятувати життя багатьох людей. У сейсмонебезпечних районах необхідно при будівництві враховувати стійкість ґрунтів і забезпечувати найвищу надійність конструкцій будівель, попереджати населення про можливий землетрус. Необхідна зупинка потенційно небезпечних промислових підприємств (атомних електростанцій, доменних печей, нафтопереробних і інших заводів важкої індустрії).

В даний час розробляється метод штучної дії на ділянках, що знаходяться в напруженому стані. Розрядка напруг, що накопичилися, може ослабити силу землетрусу.

Для прогнозу землетрусів проводяться теоретичні, лабораторні і польові дослідження: вивчається механізм вогнищ, будуються відповідні фізичні і математичні моделі, ведуться інструментальні спостереження за передвісниками землетрусів на поверхні землі і в свердловинах.

Передвісники землетрусів підрозділяються на:

• сейсмічні: сейсмічні проломи, сейсмічне затишшя, кільцева активність, міграція вогнищ по розломах, поява форшоків| (попередні поштовхи) і др.;

• геофізичні: зміна часу пробігу сейсмічних хвиль, зміна рівня електротелуричного поля;

• геодезичні: деформації і нахили земної поверхні;

• гідрогеодинамічні|: зміна рівня підземних вод і т.д.;

• геохімічні: збільшення змісту радону, аномальні зміни концентрації гелію, вуглекислого газу, водню, кислотності;

• біологічні (надзвичайна поведінка тварин).

Прогноз землетрусів може бути довгостроковим, середньостроковим і короткостроковим. При довгостроковому прогнозі на основі даних про геотектонічні умови, сучасні рухи земної кори і виявлення періодичності землетрусів виділяються потенційно небезпечні ділянки.

Середньостроковий прогноз будується на базі аналізу передвісників: сейсмічних, геофізичних, гідрогеодинамічних| і геохімічних. Дається оцінка місця і магнітуда очікуваного землетрусу. Час визначається з точністю до декількох років або місяців. Складені карти використовуються для посилення спостережень і для проведення профілактичних заходів з метою зменшення збитку від очікуваних землетрусів.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ЗЕМЛЮ І ЗЕМНУ КОРУ	\|	ЗМІНИ В ГЕОЛОГІЧНОМУ СЕРЕДОВИЩІ ПІД ВПЛИВОМ ЕКЗОГЕННИХ ПРОЦЕСІВ

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.01 сек.