книги / Общая геология

102Элементы минералогии, петрографии и тектоники

Врезультате разрывов в земной коре и образования дизъюнк­ тивных дислокаций нередко образуются брекчии трения, возни­ кают зеркала скольжения и т. д. Особенно много подобных обра­ зований наблюдается в надвигах.

Кроме всех перечисленных дизъюнктивных дислокаций, вы­

деляют еще п о к р о в ы ( н а в о л о к и или ш а р р и а ж и). Это надвиги грандиозных масштабов. Они изучены западно­ европейскими геологами в пределах Альп. У обычных надвигов горизонтальное смещение измеряется, как мы говорили выше, максимум километрами. У покровов оно измеряется десятками, а иногда и сотнями километров. Поверхность разрыва у надвигов близка к плоскости, и она имеет более или менее значительный наклон к горизонту. У покровов поверхность разрыва никогда не представляет собой плоскости. Это обычно сложная кривая поверхность, приближающаяся почти к горизонтальному положе­

нию.

Те места, с которых сорван покров (шарриаж, наволок), на­ зываются к о р н я м и покрова (шарриажа, наволока).

Покровы ложатся обычно на более молодые породы. Напри­ мер, покровы из пород триаса и юры в Альпах лежат на третичных отложениях. Горные породы покрова в результате денудации разрушаются, и от них остаются отдельные, изолированные друг от друга скалы, называемые к л и п п е н а м и .

Между клиппенами располагаются участки, в которых выхо­ дят на поверхность земли более молодые породы. Эти места по­ лучили наименование о к о н ш а р р и а ж а .

РАЗДЕЛ ВТОРОЙ

ФИЗИОГРАФИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ

В этом разделе курса общей геологии рассматриваются во­ просы физической географии, необходимые для понимания про­ блем, изучаемых в физической, или динамической, геологии.

Г л а в а IV

ЗЕМЛЯ В МИРОВОМ ПРОСТРАНСТВЕ И ЕЕ ДВИЖЕНИЕ

Земля — одна из планет солнечной системы. Всего в солнеч­ ной системе известно девять планет. Все они вращаются вокруг Солнца. Наиболее близко к Солнцу расположена планета Мер­ курий; дальше идут Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон.

Кроме упомянутых планет, между Марсом и Юпитером из­ вестно не менее 1600 мелких мировых тел, которые называются астероидами. Вокруг большинства планет вращаются спутники, представляющие собой мировые тела, подобные планетам, но зна­ чительно меньших размеров. Нет спутников у Меркурия, Венеры и Плутона.

Спутником Земли является Луна; Марс имеет двух спутников, Юпитер — двенадцать, Сатурн — девять и так называемое кольцо Сатурна, Уран — пять, Нептун — два.

Таким образом, в солнечной системе в общей сложности на­ считывается 41 мировое тело (не считая астероидов и кольца Сатурна).

Масса мировых тел самая различная. Если условно массу Земли принять за единицу, то масса Солнца окажется равной 333 400 единицам, т. е. масса Солнца больше массы Земли в 333 400 раз; масса Юпитера больше массы Земли в 318, Сатурна— в 95, Урана — в 15 и Нептуна — в 17 раз. Масса же Меркурия составляет лишь 0,05, Марса — 0,11, Венеры— 0,81 массы Земли. Значит, самыми малыми по массе планетами являются Меркурий

По первому закону Кеплера, все планеты вращаются вокруг Солнца по эллипсам, в одном из фокусов которых расположено

ки.

В настоящее время эксцентриситет земного эллипса (отноше­ ние расстояния между фокусами к длине большой оси эллипса)

е = — = 0,017; а = 150000000 км.

а

Максимальное расстояние от Земли до Солнца равно а -f- с; минимальное расстояние от Земли до Солнца равно а — с.

Разница между максимальным и минимальным расстояниями

Таким образом, в январе Земля расположена на 5100 тыс. км ближе к Солнцу, чем в июле.

Астрономы установили, что эксцентриситет земной орбиты в течение примерно 200 тыс. лет (точнее, 198 200 лет) меняется

108 Физиографическая геология

от 0,0033 до 0,0780 (в настоящее время он равен 0,017 и изме­ няется в сторону уменьшения). Таким образом, разница между максимальным и минимальным расстояниями Земли от Солнца в течение 200 тыс. лет меняется приблизительно от 990 тыс. до 23 400 тыс. км. Количество тепла, попадающее на поверхность Земли, изменяется обратно пропорционально квадрату расстоя­ ния между Солнцем и Землей. Отсюда естественен вывод, что общее количество тепла, попадающее на Землю от Солнца, из года в год в течение 200 тыс. лет неодинаковое. Оно больше в годы минимальных значений эксцентриситета и меньше в годы максимальных значений эксцентриситета земной орбиты.

Итак, одно только изменение эксцентриситета земной орбиты должно вызывать периодические, в течение примерно каждых 200 тыс. лет, изменения средней годовой температуры Земли от некоторого максимума до некоторого минимума и наоборот. При этом мы, конечно, должны иметь в виду, что изменения величины эксцентриситета земной орбиты не единственная при­ чина, вызывающая изменения средней годовой температуры Земли. Если бы она была единственной, то мы в истории Земли наблюдали бы совершенно закономерное, через одинаковые пе­ риоды времени, чередование эпох потепления и похолодания.

Имеется ряд других причин, также действующих периоди­ чески и вызывающих потепление и похолодание, но продолжитель­ ность периодов у них иная.

Прежде чем перейти к выяснению этих причин, разъясним, почему в настоящее время южное полушарие в свое лето полу­ чает от Солнца тепла больше, чем северное полушарие в свое лето. Это объясняется тем, что ось вращения Земли не перпенди­ кулярна к плоскости эклиптики, а наклонена к ней под некото­ рым углом, равным в настоящее время 66°32'55'' (см. рис. 46), причем наклон ориентирован так, что северное полушарие Земли в . январе отклонено от Солнца в противоположную сторону и к Солнцу обращено южное полушарие. Вследствие этого на се­ верном полушарии в январе бывает зима, а в южном полушарии лето. В июле картина обратная. А так как в январе Земля распо­ ложена ближе к Солнцу, чем в июле, то можно сделать вывод, что в настоящее время южное полушарие в свое лето получает от Солнца тепла больше, чем северное полушарие в его лето.

равномерно. В настоящее время в более выгодных условиях нахо­ дится южное полушарие. Однако эта неравномерность распреде­ ления тепла по полушариям благодаря прецессионному движению земной оси периодически компенсируется — примерно через каж­ дые 12 900 лет. Через это число лет в более выгодном положении оказывается северное полушарие, и на нем в январе уже будет

лето, а в июле зима; на южном полушарии наоборот. Конечно, такое перемещение времен года происходит постепенно. ^ Прецессионное движение земной оси называют еще предваре­ нием равноденствий или волчкообразным движением земной оси. Прецессионное движение заключается в следующем. Точка О (рис. 47) находится на месте, северный и южный полюсы совер­ шают круговые движения, ось земли РРi образует боковые по­

верхности двух конусов, сходящихся в центре земли О.

вые линии, лишь в некоторой степени приближающиеся к окру­ жности.

От угла наклона земной оси к плоскости эклиптики зависит положение полярных кругов и тропиков на Земле.

Поэтому изменение угла наклона земной оси к плоскости эклиптики вызывает периодическое перемещение границ клима­ тических поясов Земли. Указанное обстоятельство сказывается известным образом на геологических процессах, происходивших и происходящих на Земле.

Мы рассмотрели ряд причин, связанных с движениями Земли и вызывающих периодическое увеличение или уменьшение

110 Фиаиографическая геология

количества тепла, попадающего на всю Землю или на отдельные участки ее поверхности. Эта периодичность у каждого движения разная.

Период изменения эксцентриситета земной орбиты 400 тыс. лет, прецессионного движения 25 800 лет, изменения угла наклона земной оси к плоскости эклиптики 80 тыс. лет.

В пределах каждого периода отдельные площади земной поверхности получают от Солнца то увеличенные, то уменьшенные дозы тепла. Эти дозы тепла суммируются, и в результате возни­ кает суммарная периодичность эпох потепления и похолодания на отдельных площадях земной поверхности.

Отсюда можно сделать вывод, что изложенные явления до известной степени вызывали изменения климата Земли в прош­ лые геологические эпохи, влияли на наступление и отступление на ней ледников.

Второй и третий законы Кеплера мы рассматривать не будем, так как каких-либо существенных выводов геологического харак­ тера эти законы не дают.

Г л а в а V

ФОРМА, РАЗМЕРЫ, МАССА, ПЛОТНОСТЬ И СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ

Когда мы говорим о форме или фигуре Земли, то имеем в виду не поверхность ее твердой оболочки, т. е. форму истинной по­ верхности суши и дна морей и океанов, а форму поверхности воды на Земле, в пределах ее морей и океанов.

Первое, более или менее научно обоснованное представление о форме Земли, т. е. о поверхности воды на Земле, было у древ­

до н. э.). Они считали, что поверхность воды на Земле шарообраз­ ная.

Такое представление возникло у них благодаря чисто умо­ зрительным рассуждениям и наблюдениям за удаляющимся или приближающимся кораблем в море. Эти наблюдения и им подоб­ ные прекрасно изложены в курсах географии средней школы,, и мы на них останавливаться не будем.

За 200 лет до н. э. афинянин Эратосфен грубо измерил длину одного градуса по меридиану между городами Александрией и Сиеной (Ассуан). Проделав указанное измерение и исходя из предположения, что Земля имеет форму шара, Эратосфен дал первое грубое определение размеров Земли и первое определение размеров радиуса Земли.

В дальнейшем представление о шарообразной форме Земли было заменено представлением об эллипсоидальной ее форме. Оно возникло из рассуждений также чисто умозрительного по­ рядка, основанных на предположении, что Земля раньше нахо­ дилась в расплавленном состоянии. Вследствие вращения вокруг оси на ней должны были возникать центробежные силы. Под их действием Земля у экватора расширилась, а у полюсов сжа­ лась.

Иными словами, Земля должна была приобрести форму одно­ осного эллипсоида с осью вращения, проходящей через север­ ный и южный полюса. Вследствие этого в сечении, проходящем через ось вращения Земли, т. е. через полюса и центр Земли, должен быть эллипс, у которого экваториальный радиус больше полярного радиуса, т. е. Земля имеет некоторое сжатие. Под сжатием Земли с мы понимаем отношение разности между эква­

i?e— R p

Re '

Определить величину с ученые не могли, пока Виллеборд Снелиус в 1617 г. не предложил метод триангуляции. Благодаря этому методу стало возможным определять расстояния между удаленными друг от друга точками. Выбирая две точки на одном меридиане, определяя их широты как углы между направлением на полярную звезду и горизонтом и определяя расстояние между ними методом триангуляции, получили возможность вычислять длину дуги меридиана, соответствующую одному градусу широты. Если бы Земля имела форму шара, то на любых широтах дуга меридиана, соответствующая одному градусу широты, должна была бы быть одинаковой.

Непосредственные градусные измерения с применением ме­ тода триангуляции показали, что эта длина разная. На более высоких широтах (ближе к полюсам) она больше, на более низких широтах (ближе к экватору) меньше. Подобными особенностями обладает любой эллипс. Градусные измерения явились первым бесспорным доказательством того, что Земля не имеет формы шара.

Получив значения дуги меридианов, соответствующие одному градусу широты на разных широтах Земли, и вычислив соответ­ ственно длины земных радиусов в тех же местах, ученые пришли к выводу, что этим данным лучше всего удовлетворяет эллипс с большой полуосью R e = 6378,245 км и малой полуосью Rp = = 6356,863 км:

R e— R p — 21,382 км.