Основные геодинамики (Эндогенные и экзогенные геодинамические процессы)

Лекция № 5              ОСНОВНЫЕ ГЕОДИНАМИКИ

1. ЭНДОГЕННЫЕ геодинамические процессы

2. ЭКЗОГЕННЫЕ геодинамические процессы

2.1 Физико – химические процессы

2.2 Гравитационные процессы

2.3 Гидродинамические процессы

2.4 Аэродинамические процессы

2.5 Теплофизические процессы

3.Антропогенные геодинамические процессы

В ГЕОДИНАМИКЕ выделяют геодинамические процессы ТРИ группы процессов:

- ЭНДОГЕННЫЕ – вызванные силами глубоких слоев Земли;

- ЭКЗОГЕННЫЕ – вызванные действием внешних природных сил на Земле;

- АНТРОПОГЕННЫЕ – вызванные хозяйственной деятельностью человека.

К ЭНДОГЕННЫМ процессам или процессам внутренней динамики Земли относят:

- ТЕКТОНИЧЕСКИЕ НАРУШЕНИЯ;

- КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ДВИЖЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ;

- МАГМАТИЗМ;

- МЕТАМОРФИЗМ;

- СЕЙСМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ.

Движения, связанные с перемещением материала ЗЕМЛИ под влиянием внутренних сил, в том числе тяжести и, вызывающие изменение форм залегания горных пород, называют ТЕКТОНИЧЕСКИМИ. Возникающие при таких движениях изменения первоначальных форм залегания горных пород называют ТЕКТОНИЧЕСКИМИ НАРУШЕНИЯМИ. К настоящему времени известно, что ЗЕМНАЯ КОРА состоит из подвижных участков – ГЕОСИКЛИНАЛЕЙ и, неподвижных участков – ПЛАТФОРМ.

Тектонические нарушения происходят в ГЕОСИНКЛИНАЛЯХ и они подразделяются на:

СКЛАДЧАТЫЕ – моноклинали, складки //синклинали, антиклинали//, флексуры;

РАЗРЫВНЫЕ – сброс /взброс, грабен, горст/, надвиг, сдвиг.

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ДВИЖЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ – это вертикальное опускание и поднятие поверхности земли. Изучение горных пород на больших территориях показало, что морские и континентальные отложения чередуются. Это объясняется тем что территории периодически то опускались, покрываясь МОРЕМ, то поднимались, становясь СУШЕЙ. При опускании суши происходит как бы наступление моря, называемое ТРАНСГРЕССИЕЙ, при поднятии суши море как бы отступает – РЕГРЕССИЯ.

МАГМАТИЗМ – это совокупность ЭДОГЕННЫХ геодинамических процессов, связанных с поднятием МАГМЫ из глубоких недр Земли, проникновение ее в КОРУ или выход на поверхность Земли и застывание в форме разнообразных тел. Различают ИНТРУЗИВНЫЙ и ЭФФУЗИВНЫЙ магматизм.

ИНТРУЗИВНЫЙ магматизм приводит к внедрению МАГМЫ в земную кору и затвердевание ее на различных глубинах.

ЭФФУЗИВНЫЙ мазматизм или ВУЛКАНИЗМ – это совокупность процессов, связанных с перемещением ЛАВЫ в верхних слоях земной поверхности и выходом ее на поверхность сообразованием вулканов.

МЕТАМОРФИЗМ /от греческого metamorlosis – превращение/ - это разнообразные ЭНДОГЕННЫЕ процессы, происходящие в верхних слоях земной коры, с которыми связаны изменения в СТРУКТУРЕ, МИНЕРАЛОГИЧЕСКОМ и ХИМИЧЕСКОМ составе горных пород в условиях, отличающихся от условий их первоначального образования.

Главными факторами метаморфизма являются ТЕМПЕРАТУРА, ДАВЛЕНИЕ, и ГОРЯЧИЕ ХИМИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ РАСТВОРЫ, выделяющиеся из магматических очагов. Различают РЕГИОНАЛЬНЫЙ, КОНТАКТОВЫЙ метаморфизм и ДИНАМОМЕТАМОРФИЗМ.

СЕЙСМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ – это упругие колебания земной коры. По месту проявления различают ЗЕМЛЯТРЕСЕНИЯ И МОРЕТРЯСЕНИЯ, последние сопровождается крупными океаническими волнами – ЦУНАМИ.

По своей природе сейсмические колебания или землетрясения бывают:

- ДЕНУДАЦИОННЫМИ – в результате обрушения массива горных пород, при этом виде землетрясения на поверхности Земли возникают толчки малой мощности;

- ВУЛКАНИЧЕСКИЕ – при извержении вулканов, интенсивность их значительно больше денудационных, но распространяются они на сравнительно небольших территориях.

- ТЕХНОГЕННЫЕ – в результате инженерной деятельности человека, интенсивность их самая разнообразная, но может достигать и значительных величин, даже больше чем вулканические.

ТЕКТОНИЧЕСКИЕ – в следствии тектонических процессов, происходящих в толщах земной коры. Они распространяются на громадные площади и вызывают различные разрушения в земной коре и на ее поверхности, в частности разрушению подвергаются здания и сооружения.

Область зарождения тектонических землетрясений, находящейся на некоторой глубине от поверхности Земли,  называют очагом или ГИПОЦЕНТРОМ, а область лежащую над ним на поверхности земли- ЭПИЦЕНТРОМ или ЭПИЦЕНТРАЛЬНОЙ ОБЛАСТЬЮ. Из выше перечисленных видов сейсмических колебаний для зданий и сооружений наиболее опасными являются ТЕКТОНИЧЕСКИЕ, поэтому им уделяют основное внимание.

В зависимости от удаления ГИПОЦЕНТРА от поверхности земли различают следующие виды тектонических землетрясений:

- ПОВЕРХНОСТНЫЕ – 1 – 10 км;

- КОРОВЫЕ – 30 – 50 км;

- ГЛУБОКИЕ – 100 -700 км.

Наиболее разрушительные – поверхностные и коровые.

Из сейсмического очага или ЭПИЦЕНТРА, где зарождается сейсмическая энергия, по всем направлениям распространяются упругие волны: СЕЙСМИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ, которые делят на:

- ПРОДОЛЬНЫЕ /Р – ВОЛНЫ/ - объемные волны, вызывающие расширение и сжатие горных пород;

- ПОПЕРЕЧНЫЕ /S- ВОЛНЫ/, вызывающие в горных породах деформации сдвига – изменение формы;

- ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОЛНЫ /L – ВОЛНЫ/, распространяющие по поверхности земли, вызванные ПРОДОЛЬНЫМИ и ПОПЕРЕЧНЫМИ волнами, когда они доходят до поверхности земли.

СЕЙСМИЧЕСКИЕВОЛНЫ распространяются в средах по разному, скорость и направление их зависит от свойств среды, через которую они проходят, т.е. от свойств веществ, которые слагают Землю.

ПРОДОЛЬНЫЕ волны распространяются во всех средах – твердых, жидких, газообразных, но не на границе раздела двух газообразных сред преломляются и частично отражаются.

ПОПЕРЕЧНЫЕ волны распространяются только в твердых средах. Если бы Земля состояла из однородного материала, то сейсмические волны не изменяли бы своего направления и скорости.

Состояние масс, слагающих внутреннюю часть Земли таково, что дошедшие до них сейсмические волны ОТРАЖАЮТСЯ, причем отраженные волны /лучи/, подобно прямым, достигают земной коры, но уже в точках, часто далеко расположенных от ЭПИЦЕНТРА.

ПРЯМЫЕ и ОТРАЖЕННЫЕ лучи достигнув земной поверхности, также отражаются от нее, образуя вторичные волны /лучи/. СЕЙСМИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ многократно отраженные от земной поверхности и границ разделов горных пород внутри Земли, постепенно теряют свою силу и затухают.

Образование отраженных лучей служит причиной возникновения СЕЙСМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ на земной поверхности, весьма удаленных от ГИПОЦЕНТРА землетрясений.

Для расчета силовых воздействий, оказываемых землетрясениями, используют различные ПАРАМЕТРЫ, среди которых можно отметить:

- УСКОРЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ

где А – амплитуда смещений /см/;

Т – период колебаний /сек/;

- КОЭФФИЦИЕНТ СЕЙСМИЧНОСТИ;

- МАКСИМАЛЬНОЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЕ СМЕЩЕНИЕ упругого СФЕРИЧЕСКОГО маятника в СЕЙСМОМЕТРЕ.

Практическую силу землетрясений фиксируют в БАЛЛАХ в зависимости от величины смещения сферического упругого маятника сейсмометра /Х₀, в мм/.

По степени разрушительности и взаимодействия на человека принята 12-ти бальная шкала сейсмичности.

Согласно этой шкале:

1,2,3 БАЛЛА – сотрясения поверхности не заметны для человечества, величина Х₀ очень мало;

4-5 БАЛЛА – ощущается людьми, раскачиваются висячие предметы, перемещается мебель, трещат стены /Х₀=0,5 – 1,0 мм/;

6-7 БАЛЛА- трещины в стенах, иногда обрушаются малопрочные постройки /Х₀=1,1 – 2,0 – 2,1 – 4,0 мм/;

8 БАЛЛОВ – многочисленные повреждения в кирпичных зданиях, появляются трещины, обваливается штукатурка, падают трубы /Х₀=4,1 – 8,0 мм/;