Происхождение магмы. Среди геологов нет единого мнения о происхождении магмы. Большинство исследователей придерживаются мнения о существовании трех исходных первичных магм: перидотитовой (ультраосновной), базальтовой (основной), гранитной (кислой).
Перидотитовые магмы пользуются ограниченным распространением. Они представляют собой продукты расплавления вещества мантии. Базальтовые магмы имеют наибольшее распространение в природе и формируются в астеносфере в результате частичного плавления вещества верхней мантии. Происхождение гранитных магм одни исследователи связывают с переплавлением осадочного и осадочно-метаморфического слоя земной коры, другие с выносом многих компонентов кислой магмы с больших глубин. Было также высказано мнение о существовании одной базальтовой магмы, из которой под влиянием дифференциации возникают другие магмы.
Дифференциация магмы. Все многообразие интрузивных пород, возникающих из первичной магмы, является результатом ее расщепления (дифференциации). Дифференциация — очень сложный многогранный физико-химический процесс, происходящий в магме как в расплавленном состоянии (магматическая дифференциация), так и во время кристаллизации магмы (кристаллизационная дифференциация). Магматическая дифференциация связана с расслоением магмы по удельному весу на несмешивающиеся жидкости (ликвация); кристаллизационная — происходит при остывании магмы. Вначале кристаллизуются более высокотемпературные минералы, содержащие магний, железо (оливин, пироксены и др.), а затем — более низкотемпературные минералы, обогащенные кремнеземом (кварц, полевые шпаты и др.).
|
|
Общие представления о процессах кристаллизации расплава. Кристаллизация исходного магматического расплава происходит последовательно, в несколько этапов, в условиях высоких температур и больших давлений. В магме при высоких давлениях летучие вещества (пары воды, углекислота, сернистые, хлористые, фтористые и др. соединения) находятся в растворенном состоянии и придают ей вязкость и подвижность. При понижении температуры расплава в магме возникают центры кристаллизации отдельных минералов, и в первую очередь наиболее тугоплавких, не содержащих летучих веществ.
После этого в верхних или краевых частях интрузий накапливается остаточный расплав, обогащенный летучими компонентами. Их присутствие снижает вязкость остаточного расплава. В этих условиях при значительном давлении и температуре ниже 700° С образуются породы — пегматиты. Они имеют состав, близкий к родоначальным магматическим породам, и отличаются от них лишь крупными размерами минеральных зерен. После кристаллизации значительной массы расплава при понижении его температуры до 500—300° С могут одновременно существовать газ и жидкость. За счет увеличения давления магмы (при кристаллизации) на вмещающие породы, при наличии трещин в последних, в них устремляются летучие вещества. Кристаллизуясь и выполняя трещины и пустоты, они образуют минералы; этот процесс называется пневматолитическим. Если по трещинам внедряются горячие растворы, то такой процесс называется гидротермальным.
Роль магматизма в образовании полезных ископаемых. Образование рудных и нерудных полезных ископаемых в значительной мере связано с процессами магматизма. Магматический расплав содержит большинство химических элементов, промышленные концентрации которых возникают в определенных геологических условиях. С ультраосновными породами связаны месторождения алмазов, талька, асбеста, платины, хрома и т. д. С магмами основного состава — месторождения меди, никеля, кобальта, железа и т. д. Кислый магматизм обусловливает формирование месторождений драгоценных камней, руд серебра, цинка, золота, олова, вольфрама и других металлов. Большинство из них образуют промышленные скопления при пневматолито-гидротермальных процессах. Они встречаются в виде жил вместе с кварцем, флюоритом, кальцитом.
|
|
Землетрясения
Классификация землетрясений. Землетрясением называется колебание земной поверхности, вызванное в основном естественными причинами, среди которых главное значение при- I надлежит тектоническим процессам. Кроме тектонических, выделяют землетрясения вулканические и обвальные.
Тектонические землетрясения обусловлены образованием в земной коре разломов и движением по ним крупных глыб земной коры. Такие землетрясения наиболее сильные и широко раснространены (95%). Вулканические землетрясения возникают в результате толчков, вызванных взрывами газов в процессе извержения вулканов. Иногда эти землетрясения могут достигать огромной силы (вулкан Кракатау). Обвальные землетрясения связаны с обвалами горных пород на поверхности, провалами подземных пустот, например карстовых. Сила этих землетрясений и области их распространения невелики.
|
|
Характеристика землетрясений. Ежегодно на Земле фиксируется до 10 000 землетрясений. Большинство из них людьми не ощущаются, однако некоторые носят катастрофический характер. Землетрясения продолжаются обычно несколько секунд и выражаются в подземных толчках (ударах) большей или меньшей силы или в волнообразных колебаниях земной поверхности.
Место в земной коре или в верхней мантии, где возник подземный толчок и откуда расходятся упругие колебания (сейсмические волны), называются фокусом землетрясения, или гипоцентром (иногда называют очагом). Глубина гипоцентра в большинстве случаев составляет 50— 60 км (не более 100 км), но достигает и 700 км. Проекция гипоцентра на поверхность Земли называется эпицентром.
В очаге землетрясения зарождается два типа упругих сейсмических волн: продольные со скоростью распространения от 7 до 14 км/с и поперечные — от 4 до 10 км/с. На границе твердой среды (литосферы) и жидкой или газообразной среды (гидросферы или атмосферы) сейсмические волны порождают поверхностные волны с большей длиной и меньшей скоростью распространения (4 км/с), которые наиболее разрушительны, особенно в эпицентре. Во все стороны от эпицентра сила подземных толчков уменьшается. Линия, соединяющая на карте пункты с одинаковой силой толчка, называется изосейстой. Сила землетрясений, или интенсивность, оценивается по 12-балльной шкале. Наибольшие разрушения несут землетрясения в 8 баллов и более. При землетрясении выделяется огромное количество энергии. С целью учета выделяемой энергии принята относительная энергетическая характеристика землетрясений — магниту да — и разработана шкала магнитуд. Чем больше магнитуда, тем выше балльность землетрясений.
Регистрация и прогноз землетрясений. Регистрация землетрясений проводится на сейсмических станциях с помощью приборов высокой точности — сейсмографов. Они способны отметить колебания грунта с амплитудой в несколько ангстрем (1А=10~10 м). Основной частью сейсмографа является маятник. При землетрясениях основание сейсмографа отклоняется вместе с почвой, маятник же продолжает колебаться в прежней плоскости, вычерчивая ломаную кривую (сейсмограмму) на ленте. По этой кривой судят об интенсивности и продолжительности землетрясения.
В настоящее время ученые-сейсмологи заняты изучением очень важной проблемы — предсказания землетрясений. Место и интенсивность землетрясений можно установить на основании карт сейсмического районирования с учетом материалов прошлых землетрясений и тектонического строения. Предсказать время землетрясений очень трудно. С этой целью проводятся систематические наблюдения за сейсмографами, за изменением электромагнитного поля Земли, за распространением искусственно возбужденных сейсмических волн, за возникновением звуковых волн в земной коре и за рядом других явлений, которые наблюдаются перед землетрясением.
С целью предотвращения разрушительного действия землетрясений в СССР утверждены стандарты для строительства зданий в сейсмических районах, которые обеспечивают сохранность зданий и сооружений даже при сильных землетрясениях. Географическое размещение землетрясений. Землетрясения распространены по земному шару неравномерно. Области, где происходят землетрясения, называются сейсмическими. Области, где нет землетрясений, называют асейсмическими. В настоящее время выделяют две основные сейсмические области. Они, как и вулканические зоны, приурочены к зонам новейших тектонических движений. Одна зона окаймляет побережья Тихого океана — Тихоокеанская. Другая — I «морская — протягивается от Атлантического океана
чип и моря через Крымский полуостров, Кавказ, Памир, Гималаи до Малайского архипелага. ния и цунами. Моретрясения происходят в тех случаях гипоцентры расположены иод океаническим ши\1. 15 результате внезапных толчков довольно значительной СИЛЫи перемещений отдельных участков морского дна образуются огромные волны — цунами (высотой до 25—35 м). Они обладают большой скоростью распространения (500 км/час) и причиняют катастрофические разрушения на побережьях. Чище всего цунами возникают на Тихом океане при подводном вулканизме.