При всьому різноманітті Геотектонічні моделей, побудованих в плані класичних уявлень так званих «фіксістов» і «мобілістов», фундаментальні питання загальної геодинаміки, геоморфології та питання історичної геології, в принципі, поки що не отримали рішення. До цього часу науці невідома природа структур океанічних западин і материків, мають разючу відмінність один від одного.
Поряд з тим, існують питання динамічного властивості. Вченим абсолютно не ясно, куди рухаються і рухаються чи материки взагалі, а якщо рухаються, то за рахунок дії яких сил і джерел енергії. Широко поширене припущення про те, що причиною руху земної кори служить теплова конвекція, по суті, непереконливо, бо виявилося, що такого роду припущення йдуть врозріз з основними положеннями багатьох фізичних законів, експериментальних даних і численних спостережень, включаючи дані космічних досліджень про тектоніці і будову інших планет. Реальних схем теплової конвекції, що не суперечать законам фізики, і єдиного логічно обгрунтованого механізму руху речовини, однаково прийнятних для умов надр зірок, планет і їх супутників, до цих пір не знайдено.
Нижче ми розглянемо несуперечливу схему утворення та еволюції земної кори, так само як, твердих оболонок інших планет і їх супутників, побудовану поза зв'язку і без залучення механізму теплової конвекції, наявність якої, фактично, виявляється зовсім необов'язковим для нормального розвитку небесних тіл будь-якого ієрархічного рівня.
З поєднання різного роду атомів хімічних елементів, спонтанно виникають у надрах пра-Земляного космогенного вихору (а так само, в надрах іншого небесного об'єкта кулястої форми), утворюється «перегріте» речовина (магма). Вся ця субстанція формується з «новоявлених» атомів відразу ж по виходу їх з південного дзеркала адіабатичне магнітної пастки, що представляє торцеву частину космогенного вихору, і звідти дана субстанція починає свій шлях вже в новому своїй якості. Орієнтуючись по ходу простягання силових ліній геомагнітного поля, вся маса «перегрітого» речовини, поступово переходить в сферичну частину
-8 -
магнітного диполя, проникаючи в неї, і тут, як би розтікаючись по сфері, речовина, що утримується магнітним каркасом, повільно тече від одного геомагнітного полюса до іншого, порівнюючи з
напрямком магнітних меридіанів. Природно, що якась частина речовини, що становить сферу, може опинитися поблизу поверхні.
На ранній, до-геологічної стадії розвитку Землі з цієї частини речовини формувалися товщі, відносно швидко остигає верхньої мантії, поверх якої з часом утворилися ще дві, значно більш холодні оболонки - кристалічна кора та перенасичена водяною парою атмосфера. З останньої, поступово конденсуючись, випадала вода, утворюючи товщі єдиного Світового океану. Таким чином, до кінця до-геологічної стадії розвитку Землі, вся поверхня нашої планети виявилася повністю покритою водою.
Разом з тим, в області південного сопла, в районі сучасного материка Антарктида, тривала досить активна вулканічна діяльність. Цілі моря лави викидаються з надр вихрового освіти (ядра) планети, видавлюючи на поверхню своєрідного розтруба - так званого південного сопла, і тут з цієї субстанції формувалися структури підстави (фундаменту), єдиного на той час пра-материка, самотньо підноситься над рівнем Світового океану , що відразу ж визначило існуючу і понині асиметрію полюсів [рис.1]
[2] [3].
Саме тут, біля південного полюса, в умовах простору, обмеженого водою Світового океану, формувалися «докембрійські» товщі кристалічних порід пра-материка, що мають ряд специфічних відмінностей від структур, що утворилися в наступний час за межами поверхні південного сопла. Саме тут, в надзвичайно складних і неповторних фізико-динамічних і кліматичних умовах, порівнянних з умовами гігантського котла з киплячою кашею, могли сформуватися натічні форми рельєфу, що представляють нині так звані докембрійські купола, великі блюдцеобразние депресії та іншого роду «екзотичні» елементи тектоніки «докембрію », що вражають вчених своїм достатком і неповторністю вигляду. Саме тут, в умовах небачено високою магматичної активності та підвищеної міграції вельми агресивних гарячих газів і високотермальних водних розчинів, насичених калієм, натрієм, радіоактивними елементами та ін., Формувалися товщі гранітів і «древніх» осадово-метаморфічних комплексів - свідоцтв яскравою і неповторною епохи раннього розвитку континентів Землі, епохи становлення їх підстав (фундаментів).
Протягом відрізка часу, тривалістю близько 700-800 млн. років, в області південного полюса Землі по черзі нашаровувалися структури материкових підстав масивів - лідерів і аутсайдерів. Лідери - Канадська платформа, Східно-Сибірська та Східно-Європейська. Аутсайдери - всі інші. Завершився процес - освітою масиву Східна Антарктида [рис. 4].
Однаковість фізико-хімічних, динамічних, кліматичних та інших умов, які існували в області південного полюса на всьому протязі відрізку часу, поки формувалися основи (фундаменти) материкових платформ-лідерів, а потім і аутсайдерів, призвело в кінцевому підсумку до однаковості деяких геологічних ознак, за якими зараз намагаються ідентифікувати так звані докембрійські комплекси.
Під впливом двох протилежно спрямованих широтних сил А і А '(Коріоліса сили і «хвиль натягу») і так званої Непереборною сили - В, визначальною межполярное, з півдня на північ, протягом речовини мантії [рис. 1], пра-материк розколювався на окремі блоки фундаментів материкових платформ. Знову формуються структури отчленяется від південного пра-материка і, в міру того, спливали разом з буря їх перебігом мантії в напрямку північного полюса. Загальна послідовність такого руху визначалася умовою збереження динамічного балансування обертового геоїда. Пра-материк при цьому розколювався на три частини (гілки), і кожен уламок, відповідно до принципу забезпечення балансування планети, змушений був рухатися по своїй індивідуальної траєкторії, загальний вид якої має схожість з лінією Архімедова спіралі. Таким шляхом сформувалося три ланцюжка («гілки») материкових масивів, умовно названих - лівої, центральної і правої [рис.2] [3] [4]. Ліву гілку склали Північноамериканська (Канадська) платформа (включаючи о. Гренландію) і Південноамериканська. Праву гілку утворили східносибірських платформа, Китайсько-Корейська і Австралійська. І, нарешті, Східноєвропейська, Індостанська і «паралельна» їй
-9 -
Африканська платформи, а так само структури Східної Антарктиди - склали одну загальну гілка - центральну.
У південній півкулі траєкторії руху материкових платформ, складових гілки, розходяться віялом, слідуючи від південного полюса в північно-західному напрямку (ліва гілка) і на
північний схід (центральна і права гілки). У північній півкулі лінії всіх трьох гілок сходяться від екватора до північного полюса, закручуючись в одному напрямку [рис.1] [2] [3].
Залежно від характеру простягання ділянки криволінійної траєкторії, по якій рухається материковий масив, змінюється величина кутової швидкості та напрямок нормального (синхронного) обертання масиву. А від цього змінюється загальний вигляд та характер взаємодії масиву зі структурами, його оточуючими. Як правило, на стадії початкового роз'єднання материкових підстав в області південного полюса, їх обертання відбувається з різною швидкістю кутовий і в різних напрямках (тобто, відбувається взаємодія за принципом різновеликих обертових зубчастих шестерень). А це означає, що найбільш суттєві структурні зміни виникають, спочатку, в суміжних областях самих підстав. У результаті чого у всіх раніше взаємодіючих масивів відбувалася відповідна підгонка профілю (виблоковка) суміжних країв і перетворення їх до виду протилежних профілів, тобто, коли виступ одного блоку точно входить у виїмку іншого (див. контури материкових платформ на рис. [2] [ 3] [4].
Після того, як закінчиться роз'єднання материкових підстав кожен масив переходить в режим автономного плавання (межполярного дрейфу). Однак загальний характер дрейфу залежить від впливу безлічі побічних факторів, обумовлених дією різного роду законів механіки, в тому числі законами гідродинаміки (руху текучих середовищ та їх взаємодії з твердими тілами). Наприклад, загальний характер зміни швидкості руху основи материкового блоку залежить не тільки від місця його положення на геосфері, але і від величини загальної маси материка, від розмірів частин його складових, від величини «коренів» (зануреної частини материка, визначальною величину «парусність» ) дрейфуючого масиву і т.д.
Разом з тим від величини швидкості дрейфу («поступального» руху) залежить величина кутовий швидкості власного (синхронного) обертання дрейфуючого масиву. А напрям такого обертання залежить від приналежності масиву до конкретної гілки материкових платформ, тобто від характеру простягання їх траєкторій, і т.д. У свою чергу характером руху і обертання материкового масиву, визначається процес стиснення прибережних структур і утворення гірських складок уздовж активної (фронтальною) кромки периметра блоку. І, водночас, визначається процес утворення структурних порушень, пов'язаних з розтягуванням або зрушенням (відколи, зміщення, розриви, і т.д.), на тильній стороні периметра обертового масиву.
Повне уявлення про ці та інші види руху материкових масивів (що випливають з даної концепції), може служити реальною базою для визначення (прогнозу) місць концентрації механічних напруг і, значить, визначення вогнищ землетрусів, для будь-якого регіону земної кулі. А повне знання законів освіти і розвитку літосфери Землі, може сприяти більш точному визначенню умов утворення і характеру залягання корисних копалин, та сприяти вирішенню інших фундаментальних проблем геології і геофізики.
-10 -
 
IV. Вулкани і вулканічна активність
Вулкани, окремі височини над каналами й тріщинами земної кори, якими із глибинних магматичних вогнищ виводяться на поверхню продукти виверження. Вулкани зазвичай мають форму конуса з вершинним кратером (глибиною від декількох до сотень метрів і діаметром до 1,5 км). Під час вивержень іноді відбувається обвалення вулканічної споруди з утворенням кальдери - великої западини діаметром до 16 км і завглибшки до 1000 м При підніманні магми зовнішній тиск слабшає, пов'язані з нею гази й рідкі продукти вириваються на поверхню, і відбувається виверження вулкана. Якщо на поверхню виносяться древні гірські породи, а не магма, і серед газів переважає водяна пара, що утворився при нагріванні підземних вод, то таке виверження називають фреатический.

До діючих належать вулкани, які впадають в історичний час або виявляли інші ознаки активності (викид газів і пари та ін.). Деякі вчені вважають діючими ті вулкани, про які достеменно відомо, що вони вивергалися протягом останніх 10 тис. років. Наприклад, до діючих слід відносити вулкан Ареналь в Коста-Ріці, оскільки при археологічних розкопках стоянки первісної людини в цьому районі був виявлений вулканічний попіл, хоча вперше на пам'яті людей його виверження відбулося в 1968, а до цього жодних ознак активності не виявлялося.

Вулкани відомі не тільки на Землі. На знімках, зроблених з космічних апаратів, виявлені величезні древні кратери на Марсі й безліч діючих вулканів на Іо, супутнику Юпітера.

 
 

V. Поширення вулканічної активності

Розподіл вулканів на поверхні земної кулі найкраще пояснюється теорією тектоніки плит, відповідно до якої поверхня Землі складається з мозаїки рухливих літосферних плит. При їхньому зустрічному русі відбувається зіткнення, і одна з плит занурюється (підсувається) під іншу в так званій зоні субдукції, до якої приурочені епіцентри землетрусів. Якщо плити розсуваються, між ними утворюється рифтова зона. Прояви вулканізму пов'язані з цими двома ситуаціями.
Вулкани зони субдукції розташовуються на межі посуваються плит. Відомо, що океанські плити, які утворюють дно Тихого океану, занурюються під материки й острівні дуги. Області субдукції відзначені в рельєфі дна океанів глибоководними жолобами, паралельними березі. Вважають, що в зонах занурення плит на глибинах 100-150 км формується магма, при піднятті якої до поверхні відбувається виверження вулканів. Оскільки кут занурення плити часто близький до 45 °, вулкани розташовуються між сушею і глибоководним жолобом приблизно на відстані 100-150 км від осі останнього й у плані утворюють вулканічну дугу, що повторює обриси жолоба і берегової лінії. Іноді говорять про «вогненне кільце» вулканів навколо Тихого океану. Однак це кільце переривчасте (як, наприклад, у районі центральної й південної Каліфорнії), тому що субдукція відбувається не повсюдно.
Вулкани рифтових зон існують в осьовій частині Серединно-Атлантичного хребта й уздовж Східно-Африканської системи розламів.
Є вулкани, пов'язані з «гарячими точками», що розташовуються всередині плит у місцях підйому до поверхні мантійних струменів (багатої на гази розпеченої магми), наприклад, вулкани Гавайських островів. Вважається, що ланцюг цих островів, витягнутий у західному напрямку, утворився в процесі дрейфу на захід Тихоокеанської плити при русі над «гарячою точкою».
-11 -
Зараз ця «гаряча точка» розташована під діючими вулканами о. У напрямку на захід від цього острова вік вулканів поступово зростає.
Тектоніка плит визначає не тільки місце розташування вулканів, але й тип вулканічної діяльності. Гавайський тип вивержень переважає в районах «гарячих точок» (вулкан Фурнез на Реюньон) і в рифтових зонах. Плініанського, пелейский і вулканскій типи характерні для зон субдукції. Відомі й винятки, наприклад, стромболіанскій тип спостерігається в різних геодинамічних умовах.
Вулканічна активність: повторюваність і просторові закономірності.
Щорічно викидається приблизно 60 вулканів, причому й у передував рік відбувалося виверження приблизно третини з них. Є відомості про 627 вулканах, вивергались за останні 10 тис. років, і про 530 - в історичний час, причому 80% з них приурочені до зон субдукції. Найбільша вулканічна активність спостерігається в Камчатському і Центрально-Американському регіонах, більш спокійні зони Каскадного хребта, Південних Сандвічевих о-вів і південного Чилі.
Вулкани і клімат. Вважають, що після вивержень вулканів середня температура атмосфери Землі знижується на кілька градусів за рахунок викиду дрібних часток (менше 0,001 мм) у вигляді аерозолів і вулканічного пилу (при цьому сульфатні аерозолі і тонкий пил при виверженнях потрапляють у стратосферу) і зберігається такою протягом 1-2 років. По всій імовірності, таке зниження температури спостерігалося після виверження вулкана Агунг на о.Балі (Індонезія) у 1962.
  VI. Вулканічна небезпека
Виверження вулканів загрожують життю людей і завдають матеріальної шкоди. Після 1600 р. в результаті вивержень і пов'язаних із ними селів і цунамі загинуло 168 тис. чоловік, жертвами хвороб і голоду, що виникли після вивержень, стали 95 тис. чоловік. Внаслідок виверження вулкана Монтань-Пеле в 1902 р. загинуло 30 тис. чоловік. В результаті сходу селів із вулкана Руїс у Колумбії в 1985 р. загинули 20 тис. чоловік. Виверження вулкана Кракатау в 1883 р. призвело до утворення цунамі, яке забрало життя 36 тис. чоловік.
Характер небезпеки залежить від дії різних факторів. Лавові потоки руйнують будинки, перекривають дороги і сільськогосподарські землі, які на багато сторіч виключаються з господарського використання, поки в результаті процесів вивітрювання не сформується новий грунт. Темпи вивітрювання залежать від кількості атмосферних опадів, температурного режиму, умов стоку й характеру поверхні. Так, наприклад, на більш зволожених схилах вулкана Етна в Італії землеробство на лавових потоках відновилося тільки через 300 років після виверження.
Унаслідок вулканічних вивержень на дахах будинків накопичуються потужні шари попелу, що загрожує їхнім обваленням. Попадання в легені дрібних часток попелу призводить до загибелі худоби. Завись попелу в повітрі становить небезпеку для автомобільного та повітряного транспорту. Часто на час попелопадів закривають аеропорти.
Попільні потоки, що становлять собою розпечену суміш завислого дисперсного матеріалу і вулканічних газів, переміщаються з великою швидкістю. У результаті від опіків і ядухи гинуть люди, тварини, рослини та руйнуються будинки. Давньоримські міста Помпеї і Геркуланум потрапили в зону дії таких потоків і були засипані попелом під час виверження вулкана Везувій.
-12 -
Вулканічні гази, виділювані вулканами будь-якого типу, піднімаються в атмосферу і зазвичай не заподіюють шкоди, однак частково вони можуть повертатися на поверхню землі у вигляді кислотних дощі. Іноді рельєф місцевості сприяє тому, що вулканічні гази (сірчистий газ, хлористий водень або вуглекислий газ) поширюються біля поверхні землі,
знищуючи рослинність або забруднюючи повітря в концентраціях, що перевищують граничні припустимі норми. Вулканічні гази можуть завдавати і непрямої шкоди. Так, що містяться в них з'єднання фтору захоплюються попільними частками, а при випаданні їх на земну поверхню заражають пасовища й водойми, викликаючи важкі захворювання худоби. Таким же чином можуть бути забруднені відкриті джерела водопостачання населення.
Величезні руйнування викликають також грязе-кам'яні потоки й цунамі.
Прогноз вивержень.
           Для прогнозування вивержень складаються карти вулканічної небезпеки з показом характеру й ареалів поширення продуктів минулих вивержень, і ведеться моніторинг провісників вивержень. До таких провісників належить частота слабких вулканічних землетрусів; якщо зазвичай їхня кількість не перевищує 10 за одну добу, то безпосередньо перед виверженням зростає до декількох сотень. Ведуться інструментальні спостереження за навіть незначними деформаціями поверхні. Точність вимірювань вертикаль переміщень, що фіксуються, наприклад, лазерними приладами, складає ~ 0,25 мм, горизонтальних - 6 мм, що дозволяє виявляти нахил поверхні всього в 1 мм на півкілометра. Дані про зміну висоти, відстані й нахилів використовуються для виявлення центру спучування, що передує виверження, або прогинання поверхні після нього. Перед виверженням підвищуються температури фумарол, іноді змінюється склад вулканічних газів і інтенсивність їх виділення.
Передвісники явища, що передували більшості досить повно задокументованих вивержень, подібні між собою. Однак з упевненістю прогнозувати, коли саме відбудеться виверження, дуже важко.
Вулканологічні обсерваторії. Для попередження можливого виверження ведуться систематичні інструментальні спостереження в спеціальних обсерваторіях. Найстаріша вулканологічна обсерваторія була заснована в 1841-1845 на Везувію в Італії, потім з 1912 р. почали діяти обсерваторія на вулкані Кілауеа на о.Гавайі і приблизно в той же час - кілька обсерваторій у Японії. Моніторинг вулканів проводиться також у США (в т.ч. на вулкані Сент-Хеленс), Індонезії в обсерваторії біля вулкана Мерапі на о.Ява, в Ісландії, Росії Інститутом вулканології РАН (Камчатка), Рабауле (Папуа - Нова Гвінея), на островах Гваделупа і Мартініка у Вест-Індії, розпочаті програми моніторингу в Коста-Ріці і Колумбії.
Методи оповіщення.
              Попереджати про можливу вулканічну небезпеку і вживати заходів щодо зменшення наслідків повинна цивільна влада, якій вулканологи надають необхідну інформацію.
Система оповіщення населення може бути звуковою (сирени) або світловою (наприклад, на шосе біля підніжжя вулкана Сакурадзіма в Японії миготливі сигнальні вогні попереджають автомобілістів про випадання попелу). Встановлюються також попереджуючі прилади, що спрацьовують при підвищених концентраціях небезпечних вулканічних газів, наприклад сірководню. На дорогах у небезпечних районах, де йде виверження, розміщають дорожні загородження.
-13 -
Зменшення небезпеки, пов'язаної з вулканічними виверженнями.
            Для зниження вулканічної небезпеки використовуються як складні інженерні споруди, так і зовсім прості способи. Наприклад, при виверженні вулкана Міякедзіма в Японії в 1985 р. успішно застосовувалося охолодження фронту лавового потоку морською водою. Влаштовуючи штучні проломи в застиглій лаві, що обмежувала потоки на схилах вулканів, вдавалося
змінювати їхній напрямок. Для захисту від грязе-кам'яних потоків - лахарів - застосовують огороджувальні насипи й дамби, що спрямовують потоки у певне русло. Для запобігання виникненню лахара кратерне озеро іноді спускають за допомогою тунелю (вулкан Келуд на Ява в Індонезії). У деяких районах встановлюють спеціальні системи спостереження за грозовими хмарами, які могли б принести зливи й активізувати лахари. У місцях випадання продуктів виверження споруджують різноманітні навіси та безпечні притулки.
Однією з невирішених проблем прояви вулканічної активності є визначення джерела тепла, необхідного для локального плавлення базальтового шару або мантії. Таке плавлення має бути узколокалізованним, оскільки проходження сейсмічних хвиль показує, що кора і верхня мантія зазвичай перебувають у твердому стані. Більш того, теплової енергії має бути достатньо для плавлення величезних обсягів твердого матеріалу. Наприклад, в США в басейні р.Колумбія (штати Вашингтон і Орегон) обсяг базальтів понад 820 тис. км ^3; такі ж великі товщі базальтів зустрічаються в Аргентині (Патагонія), Індії (плато Декан) і ПАР (піднесеність Велике Кару). В даний час існують три гіпотези. Одні геологи вважають, що плавлення обумовлено локальними високими концентраціями радіоактивних елементів, але такі концентрації в природі здаються малоймовірними; інші припускають, що тектонічні порушення у формі зрушень і розломів супроводжуються виділенням теплової енергії. Існує ще одна точка зору, згідно з якою верхня мантія в умовах високих тисків знаходиться в твердому стані, а коли внаслідок тріщиноутворення тиск падає, вона плавиться і по тріщинах відбувається виливання рідкої лави.
Список використовуваної літератури:

1. Садовський М.А., Болховітінов Л.Г., Писаренко В.Ф. Про властивості дискретності гірських пород.Ізв. АН СРСР, Фізика Землі, N 12, 1982, с. 3-18.
2. Садовський М.А., Голубєва Т.В., Писаренко В.Ф., Шнірман М.Г. Характерні розміри гірської породи і ієрархічні властивості сейсмічності. Изв. АН СРСР, Фізика Землі, N 2, 1984, с. 3-15.
3. Садовський М.А., Голубєва Т.В., Наркунская Г.С., Писаренко В.Ф. та ін Структура геофізичного середовища і сейсмічний процес. СБ Прогноз землетрясеній.Доніш. Душ. -М., 1986, N6, с. 323-336.
4. Гущенко О.І., Мострюков А.О., Петров В.А. Структура поля сучасних регіональних напруг сейсмоактивних областей земної кори Східної частині Середземноморського рухомого поясу. ДАН т.312, N 4, 1990, с. 830-835.
5. Виноградов С.Д., Мірзоєв К.М. Про енергії пружних імпульсів при руйнуванні зразків з неоднорідних матеріалів. Изв. АН СРСР. Фізика Землі, N 1,1978, с. 37-45.

 



&

Цей текст може містити помилки.