Эндогенные и экзогенные процессы как факторы рельефообразования

Вертикальные движения более низкого порядка образуют антеклизы и синеклизы в пределах платформ, поднятия и прогибы - в геосинклинальных областях. Эти крупные структуры находят отражение в рельефе в виде мега- и макроформ рельефа. Например, Прикаспийская низменность соответствует Прикаспийской синеклизе, Подольская возвышенность - Украинскому щиту, Большой Кавказ — одному из мегантиклинориев альпийской складчатой зоны и т.д. Вертикальные движения лежат в основе формирования рельефа складчато-глыбовых и столовых глыбовых гор.

Вертикальная составляющая тектонических движений всегда присутствует и часто превалирует при образовании  сбросов, надвигов, грабенов и горстов, а следовательно, и соответствующих этим структурам форм рельефа. Вертикальные тектонические движения высшего порядка контролируют распределение площадей, занятых сушей и морем (обусловливают морские трансгрессии и регрессии), определяют конфигурацию материков и океанов, а оба эти фактора, как известно, являются первопричиной изменения климата на поверхности Земли. Следовательно, вертикальные движения оказывают не только прямое воздействие на рельеф, но и опосредованное, через климат. Важная рельефообразующая роль вертикальных движений заключается также в том, что они обусловливают расположение на земной поверхности областей сноса и аккумуляции, т.е. областей преобладания денудационного или аккумулятивного рельефа.

О роли горизонтальных движений в эндогенных процессах и формировании рельефа среди тектонистов и  геоморфологов нет единого мнения. Некоторые исследователи полагают, что горизонтальные движения земной коры не следует переоценивать, хотя они, несомненно, существуют. Например, даже в таких процессах, как образование взбросов и надвигов, имеют место горизонтальные движения. Смещения блоков земной коры по отношению друг к другу в горизонтальном направлении в более крупных масштабах называются сдвигами. Так, по разлому Мендосино, расположенному в северо-восточной части Тихого океана, произошел сдвиг с амплитудой 1170 км. При складчатых нарушениях горизонтальные движения вызывают образование лежачих и опрокинутых складок.

2.2. Магаматизм

Магматизмом называют явления, связанные с образованием, изменением состава и движением магмы  из недр Земли к ее поверхности. Магма  представляет собой природный высокотемпературный  расплав, образующийся в виде отдельных  очагов в литосфере и верхней  мантии (главным образом, в астеносфере). Основной причиной плавления вещества и возникновения магматических  очагов в литосфере является повышение  температуры. Подъем магмы и прорыв ее в вышележащие горизонты происходят вследствие так называемой инверсии плотностей, при которой внутри, литосферы появляются очаги менее  плотного, но мобильного расплава. Таким  образом, магматизм — это глубинный  процесс, обусловленный тепловым и  гравитационным полями Земли.

В зависимости от характера  движения магмы различают магматизм интрузивный и эффузивный. При интрузивном магматизме (плутонизме) магма не достигает земной поверхности, а активно внедряется во вмещающие вышележащие породы, частично расплавляя их, и застывает в трещинах и полостях коры. При эффузивном магматизме (вулканизме) магма через подводящий канал достигает поверхности Земли, где образует вулканы различных типов, и застывает на поверхности. В обоих случаях при застывании расплава образуются магматические горные породы. Температуры магматических расплавов, находящихся внутри земной коры, судя по экспериментальным данным и результатам изучения минерального состава магматических пород, находятся в пределах 700—1100°С. Измеренные температуры магм, излившихся на поверхность, в большинстве случаев колеблются в интервале 900—1100°С, изредка достигая 1350 °С. Более высокая температура наземных расплавов обусловлена тем, что в них протекают процессы окисления под воздействием атмосферного кислорода.

С точки зрения химического  состава магма представляет сложную  многокомпонентную систему, образованную в основном кремнеземом SiO₂ и веществами, химически эквивалентными силикатам Al, Na, K,Ca. Преобладающим компонентом магмы является кремнезем. В природе существует несколько типов магм, различающихся по химическому составу. Состав магм зависит от состава материала, за счет плавления которого они образуются. Однако при подъеме магмы происходит частичное плавление и растворение вмещающих пород земной коры, или их ассимиляция; при этом первичный ее состав меняется. Таким образом, состав магм изменяется в процессе как внедрения их в верхние горизонты коры, так и кристаллизации. В процессе подъема магмы к поверхности, по мере снижения температур и давлений происходит распад системы на две фазы —расплав и газы. Если движение магмы медленное, ее кристаллизация начинается в процессе подъема, и тогда она превращается в трехфазную систему: газы, расплав и плавающие в нем кристаллы минералов. Дальнейшее охлаждение магмы приводит к переходу всего расплава в твердую фазу и к образованию магматической породы. При этом летучие компоненты отделяются и основная их часть удаляется по трещинам, окружающим магматическую камеру, или непосредственно в атмосферу в случае излияния магмы на поверхность. В затвердевшей породе сохраняется лишь незначительная часть газовой фазы в виде мельчайших включений в минеральных зернах. Таким образом, состав исходной магмы определяет состав главных, породообразующих минералов сформировавшейся породы, но не является строго индентичным ему в отношении содержания летучих компонентов.

Процессы магматизма играют исключительно важную роль в формировании земной коры, поставляя в нее материал из мантии, наращивая кору и приводя  к перераспределению материала  внутри самой коры. Магматические  породы составляют основную часть земной коры, занимая более 90% ее объема. Характерными их особенностями являются массивное  строение и залегание в большинстве  случаев в виде несогласных, резко  ограниченных тел, активно контактирующих с вмещающей осадочной толщей. Наличие таких активных контактов  связано с температурным воздействием магмы на окружающие породы и с деформацией пород кровли при подъеме магмы.

2.2.1. Интрузивный магматизм

Формы проявления магматизма зависят от геологической обстановки образования и внедрения магмы  и тесно связаны с тектоническими движениями земной коры. Если поднимающаяся  магма не достигает поверхности  Земли, а застывает внутри коры, образуются глубинные магматические тела —  интрузии. Форма интрузивных тел  может быть очень разнообразной  и, в свою очередь, определяется характером дробления вмещающих пород и  физическими свойствами магмы.

Существуют два основных механизма внедрения магмыво  вмещающую толщу. Магма может  проникать по плоскостям напластования  осадочных пород или по трещинам, пересекающим вмещающую толщу. В  первом случае она может поднимать  пласты кровли или, наоборот, вызывать прогибание подстилающих пластов, воздействуя  своей массой.

При внедрении крупных  масс расплава он прокладывает себе дорогу вверх путем обрушения пород  кровли, которые тонут в нем  и ассимилируются с ним, В последнем  случае магма сама формирует пространство, которое она занимает. От механизма  внедрения магмы зависит не только форма, но и контакт интрузивных  тел с вмещающими осадочными породами; физические свойства магмы, главным  образом ее вязкость, также влияют на форму тел.

Согласные интрузивные тела образуются, как правило, в результате внедрения магмы по плоскостям напластования  осадочных пород. К этому классу интрузии относятся силлы, лакколиты, лополиты и факолиты (рис.2.2).

Рис.2.2. Интрузивные тела: а – силл; б – лакколит; в – лополит; г – факолит [10].

Силл — пластообразное интрузивное тело, размеры которого могут варьировать в широких  пределах, но мощность всегда меньше занимаемой им площади (рис. 43,а). Силлы являются широко распространенной формой залегания  основных магматических пород, поскольку  подвижные основные массы легко  проникают по плоскостям напластования. Как правило, они залегают группами и встречаются в толщах недислоцированных  или слабодислоцированных осадочных  пород.

Лакколит — тело, имеющее  плоское основание и куполообразный свод. Лакколиты, как правило, образуются при внедрении кислой магмы, которая  вследствие большой вязкости с трудом проникает по плоскостям наслоения, скапливается на одном участке и  приподнимает породы кровли. Форма  лакколитов в плане округлая, с  диаметром от сотен метров до нескольких километров.

Лополит — чашеобразное тело, вогнутая форма которого обусловлена  прогибанием подстилающих пластов  под тяжестью магмы. Лополиты чаще всего  сложены породами основного или  ультраосновного состава и представляют собой очень крупные интрузивные  тела, площадь которых достигает  десятков тысяч квадратных километров.

Факолит — линзообразное  тело, залегающее в ядре антиклинальной или синклинальной складки, факолиты имеют небольшие размеры, встречаются  редко и только в складчатых областях. Образуются они одновременно со складками.

Несогласные интрузивные  тела формируются при заполнении магмой трещин во вмещающей толще  и при внедрении магмы путем  обрушения пород кровли. К ним  относятся дайки, жилы, штоки и  батолиты (рис.2.3).

Рис.2.3. Интрузивные тела:а – дайка; б –жила;в - шток; г – батолит [10].

Дайка — плитообразное  тело, мощность которого несоизмеримо меньше протяженности по падению. Дайки  образуются при заполнении трещин и  ориентированы в земной коре вертикально или наклонно. Размеры их колеблются в очень широких пределах. Самая крупная из известных даек — «Большая дайка» Родезии — имеет мощность около 5 км и протяженность около 500 км. Различают особую разновидность даек — кольцевые дайки, которые возникают при заполнении магмой трещин, появляющихся при опускании цилиндрических блоков горных пород. Как правило, дайки сложены породами основного состава и встречаются группами, составляя серии параллельных или радиальных тел. Жила отличается от дайки меньшими размерами и невыдержанной извилистой формой.

Шток — тело неправильной формы, приближающейся кцилиндрической, с крутопадающими или вертикальными  контактовыми поверхностями .В плане  очертания его неправильные, изометричные. Корни штоков уходят на большие глубины, площадь поперечного сечения  не превышает 100 км². Штоки представляют собой широко распространенную форму залегания магматических пород различного состава.

Батолит — самое крупное  интрузивное тело. Площадь, занимаемая батолитами, измеряется десятками и  сотнями тысяч квадратных километров. Один из крупнейших батолитов, обнаруженный в Северо-Американских Кордильерах, имеет длину около 2000 км и ширину около 200 км. Форма батолитов в  плане несколько вытянута в соответствии с направлением осей складчатых структур, контактовые поверхности крутые, кровля куполообразная с выступами  и впадинами . В виде батолитов  залегают граниты и породы близкого к ним состава. Относительно условий  их образования не существует единого  мнения. В результате исследований В. С.Коптева- Дворникова, Н. А. Елисеева и др. доказано, что большинство тел этого типа сформировались в результате многократного повторного внедрения магм и являются полихронными образованиями.

2.2.2. Эффузивный  магматизм

Эффузивный магматизм проявляется в обстановке дробления земной коры и образования разломов, по которым магма поднимается и изливается на поверхность Земли. Магма, излившаяся на поверхность, превращается в лаву. Лава отличается от, магмы тем, что почти не содержит летучих компонентов, которые при падении давления отделяются от магмы и уходят в атмосферу.

При излиянии магмы на поверхности  образуются вулканы различного типа. По характеру пространства, занимаемого  поднимающейся магмой, вулканы подразделяются на площадные, трещинные и центральные. Площадные вулканы существовали только на самых ранних этапах истории  Земли, когда земная кора была тонкой (и на отдельных участках могла  целиком расплавиться) и излияния магмы происходили на обширных площадях. Практически площадные вулканы  — это моря расплавленной лавы. Трещинные вулканы представляют собой излияния лав по протяженным  трещинам. Вулканизм трещинного типа в отдельные отрезки времени достигал очень широких масштабов, в результате чего на поверхность Земли выносилось огромное количество вулканического материала. На современном этапе трещинные вулканы распространены ограниченно, хотя и встречаются в отдельных районах, например, вулкан Лаки в Исландии, Толбачинский на Камчатке и др. Большинство современных вулканов относится к центральному типу. При извержении таких вулканов обычно образуются конусообразные постройки.

Извержения вулканов носят  различный характер: могут сопровождаться взрывами и землетрясениями или  протекают спокойно. Взрывы часто  происходят в результате закупорки  центрального канала вязкими лавами и скопления газов под образовавшейся пробкой. Жидкие лавы спокойно переливаются через край кратера и растекаются  по окружающей местности. В целом  при извержениях продукты вулканической  деятельности могут быть газообразными, жидкими и твердыми

Газообразные продукты, или  фумаролы, характеризуются высокой  температурой и разнообразным составом. В них содержатся водяные пары, углекислый газ, азот, сернистый газ, водород, оксид углерода, хлор и др. Газовый состав фумарол во многом определяется их температурой. В зависимости  от температуры выделяются сухие, кислые и щелочные фумаролы.

Сухие фумаролы отличаются высокой температурой, порядка 500 °С. Обычно они не содержат водяных паров, но зато насыщены хлористыми соединениями, в первую очередь такими, как хлористый  натрий, хлористый калий, хлористое  железо и др.

Кислые фумаролы обладают достаточно высокой температурой, достигающей 300- 400 °С. В отличие от сухих они содержат водяные пары, хлористый водород и сернистый ангидрид.

Щелочные фумаролы характеризуются  средними температурами, немного выше 180 °С, и содержат главным образом хлористый аммоний, при разложении которого выделяется свободный аммиак.

Газовые выделения с температурой около 100 -180 °С называются сольфатарами; они состоят преимущественно из водяных паров и сероводорода. Газовые выделения с температурой ниже 100 °С называются мофетами; они представлены главным образом углекислым газом и водяными парами.