§ 9. ЛІТОСФЕРА ТА ГЕОЛОГІЧНЕ СЕРЕДОВИЩЕ 

Пригадайте! 1. Яку внутрішню будову має Земля? 2. Чим відрізняється астеносфера від інших шарів мантії? 3. Яка різниця між поняттями «земна кора» і «літосфера»? 4. Чим різниться земна кора материкового та океанічного типів?

Властивості літосфери. Вам відомо з попередніх класів, що літосфера (від давньогрец. лігос – камінь і сфера – куля, оболонка) – це тверда оболонка Землі, яка складається із земної кори та верхнього шару мантії до астеносфери. Її межа доходить до глибини 150 – 200 км. Верхня частина літосфери (земна кора) складається з мінералів і гірських порід. Наука про земну кору, її склад, будову, історію розвитку та процеси, що в ній відбуваються, називається геологією.

Для літосфери як оболонки характерні певні властивості, зокрема це динамічність, неоднорідність та дискретність (мал. 37). Динамічність передбачає постійні зміни в складі та будові літосфери внаслідок перебігу внутрішніх і зовнішніх геологічних процесів. Неоднорідність означає наявність у літосфері різних за утворенням, будовою, віком та розмірами ділянок, які взаємопов’язані з формами рельєфу та поширенням різних за походженням гірських порід: магматичних, осадових, метаморфічних. Дискретність проявляється в тому, що тверда речовина літосфери не є монолітною. В ній наявні порожнини, тріщини, тектонічні порушення.

Окрім того, літосфері притаманний ряд екологічних властивостей (функцій), які визначають її місце в геосистемах. Ці властивості забезпечують умови існування живих організмів і впливають на спеціалізацію господарської діяльності людини. По-перше, ресурсна властивість літосфери визначається, з одного боку, наявністю в ній різноманітних речовин, які необхідні для життя організмів, та мінеральних ресурсів для економічного розвитку суспільства. З іншого боку, літосфера є середовищем існування живих організмів і господарської діяльності людини. По-друге, геодинамічна властивість літосфери полягає у впливі різних геологічних та антропогенних процесів на стан живих організмів, безпеку та комфортність проживання людини. Більшість геологічних процесів становить небезпеку для живих організмів і людини, зокрема вулканізм, землетруси, зсуви, селі тощо. По-третє, геохімічна та геофізична властивості відображають наявність у літосфері геохімічних і геофізичних полів природного та техногенного походження (зокрема, магнітних, електричних, радіоактивних), які впливають на стан живих організмів у цілому та людини зокрема. Літосфера бере активну участь у процесах кругообігу речовин у природі.

Поняття «геологічне середовище людства». Геологічне середовище – верхня частина літосфери та підземна частина гідросфери, що зазнають впливу господарської діяльності людини й певною мірою визначають її.

Геологічне середовище є об’єктом вивчення низки наук, зокрема геоекології, екологічної геології, інженерної геології. Воно є складником географічного середовища та техносфери. Це складна система, яка включає в себе корисні копалини, підземні води та деякі інші об’єкти у верхніх шарах земної кори, що їх використовують у господарській діяльності або які впливають на життя людини. Геологічне середовище активно взаємодіє із зовнішніми оболонками Землі: біосферою, гідросферою, атмосферою.

У межах геологічного середовища співіснують природні та техногенні потоки речовин, енергії та інформації. Його верхньою межею вважають земну поверхню. Нижня межа визначається глибиною проникнення в літосферу виробничої діяльності людини. Її зазвичай проводять у районах гірничодобувних робіт на глибині 1,0 – 1,5 км, а в районах нафто- та газовидобутку – 10 км.

Для характеристики геологічного середовища найважливішими є показники, що характеризують його склад, будову та динаміку розвитку. До них, зокрема, відносять особливості рельєфу (ухили поверхні, ступінь розчленованості), тектонічну будову, сейсмічність, характер і ступінь поширення зовнішніх геологічних процесів, умови залягання підземних вод (гідрогеологічні умови), склад і властивості гірських порід тощо.

Тектоніка літосферних плит. Літосфера – оболонка несуцільна. За сучасною теорією тектоніки літосферних плит, вона розділена надглибинними розломами, які доходять до астеносфери, на окремі блоки – літосферні плити.

Літосферні плити – великі жорсткі блоки літосфери, що відокремлені один від одного надглибинними розломами (до глибини залягання астеносфери) за лініями сейсмічних поясів Землі.

Літосферні плити постійно пересуваються в горизонтальному напрямку, як крижини на поверхні води. Експериментально було підтверджено, що причиною їхнього переміщення є теплова конвекція в астеносфері. На краях плит активно проявляються вулканізм і землетруси.

На початку ХХ ст. в науці панувала гіпотеза фіксизму (від фр. fixateur – закріплювач), яка пояснювала формування рельєфу Землі існуванням лише вікових вертикальних рухів у літосфері. Згідно з цією гіпотезою впродовж чотирьохмільярдної історії розвитку земної кори материки та океани практично не змінювали свого положення. Пізніше, з накопиченням значної кількості фактів, стало очевидним, що в літосфері відбуваються не лише вертикальні, а й горизонтальні рухи. Так виникла гіпотеза мобілізму (від лат. mobile – рухомий), що передувала сучасній теорії тектоніки літосферних плит. Відповідно до цієї гіпотези, материки та океани неодноразово змінювали свої обриси та положення на земній поверхні.

Горизонтальні рухи в літосфері підтвердила гіпотеза дрейфу материків (від гол. drijven – плавати) німецького геофізика Альфреда Вегенера. У 1912 р. вийшла його книжка «Походження материків і океанів», у якій він, спираючись на подібність берегових ліній Африки та Південної Америки, висловив припущення, що в мезозойську еру (кілька сотень мільйонів років тому) на Землі існував єдиний велетенський материк Пангея (від грец. пан – все і ге – Земля), оточений океаном Панталасса (грец. – все море) (мал. 38). Приблизно 200 млн років тому, на думку А. Вегенера, Пангея почала розколюватися на два материки: південний Гондвана та північний Лавразія. Між ними виник океан Тетіс. Пізніше, на початку кайнозойської ери, два давні материки розкололися на сучасні шість. Між ними сформувалися океани: Атлантичний, Індійський та Північний Льодовитий. Більшою частиною дна Тихого океану був давній океан Панталасса. До того ж Вегенер помилявся, припускаючи, що горизонтально рухаються саме материки. Насправді дрейфують літосферні плити. Тому лише в 1970 р. вперше виникло поняття «тектоніка плит», а пізніше – «нова глобальна тектоніка».

Згідно з нею літосфера розділена надглибинними розломами на 8 великих і близько 20 малих літосферних плит (мал. 39). З-поміж них виокремлюють материкові та океанічні плити. Під материковими плитами існують різні типи земної кори: як материкова, так і океанічна. Океанічні плити, у т. ч. найбільша за площею Тихоокеанська плита, складаються лише з океанічної кори. Завдяки сучасній техніці, зокрема лазерному вимірюванню та космічним зйомкам, вдалося встановити напрямки пересування літосферних плит і скласти спеціальні географічні карти. Літосферні плити перебувають у постійному русі, пересуваючись по пластичному шару астеносфери із середньою швидкістю 1 – 6 см/рік.

Існують три основні види взаємного переміщення літосферних плит (мал. 40). Там, де відбувається зіткнення (конвергенція) двох материкових літосферних плит, формуються складчасті гори, а товщина земної кори значно збільшується. Найбільшим у світі районом зіткнення плит є Альпійсько-Гімалайський складчастий пояс, який утворився внаслідок закриття давнього океану Тетіс.

Місця розходження (дивергенції) літосферних плит найчастіше трапляються в океанах. На межі двох літосферних плит формується рифт – надглибинний розлом, який сягає астеносфери. Магма, що піднімається по рифту із зони астеносфери, розштовхує плити й нашаровується на дні, формуючи серединно-океанічні хребти. Внаслідок цих процесів постійно нарощуються краї літосферних плит. Тому саме в серединно-океанічних хребтах земна кора є наймолодшою за віком. Існують також рифти на суходолі (озеро Байкал, озера Східної Африки), які із часом можуть перетворитися на нові океани.

У разі зіткнення різних за потужністю літосферних плит відбувається підсування (субдукція) тонкої океанічної плити під товщу материкову. При цьому край зануреної плити поглинається астеносферою й розплавляється, стаючи магмою. Завдяки загортанню океанічної плити формуються на дні Океану глибоководні жолоби, а вздовж них тягнуться архіпелаги вулканічних островів. Величезним поясом субдукції літосферних плит є Тихоокеанське вогняне кільце, в межах якого сформувалася абсолютна більшість глибоководних жолобів Світового океану.

Незважаючи на горизонтальні рухи літосферних плит, об’єм Землі залишається сталим. Адже розширення ложа Океану в місцях розходження літосферних плит уздовж серединних хребтів та утворення нової земної кори океанічного типу компенсується її поглинанням у зонах підсування (субдукції) океанічної кори в глибоководних жолобах.

1. Назвіть складові літосфери та її основні властивості. 2. Поясніть поняття «геологічне середовище людства». 3. Які механізми руху літосферних плит? 4. Поясніть, як пов’язані рухи літосферних плит з формуванням рельєфу Землі. 5* . Використовуючи тектонічну карту, визначте ступінь загрози сейсмічних явищ у різних частинах материків і на території України.