Физико-географического профиля

Заключительным этапом работы над КФГП является его описание. Само название этого раздела работы говорит о том значении, которое придается анализу фактического материала, графически представленного на профиле. Для раскрытия причинных связей географических явлений, для показа закономерных комплексных сочетаний основных компонентов географической оболочки необходимо проанализировать представленный на профиле фактический материал. В ходе анализа КФГП студент приводит в систему не только те данные, которые нашли отражение на составленном меридиональном профиле, но и сопоставляет их с теоретическими знаниями, полученными из курса лекций, учебных пособий и литературных источников.

В описании КФГП должны быть сформулированы в общем виде те закономерности планетарного масштаба, которые были положены в основу построения профиля: закон географической зональности; закономерности распределения температуры, давления, осадков по земной поверхности. Следует указать, какие отклонения от зонального распределения природных явлений могут наблюдаться, и по каким причинам. Затем следует перейти к характеристике и анализу тех климатических поясов и природных зон, которые нашли отражение на данном меридиональном профиле. Каждый пояс и зона должны быть охарактеризованы, прежде всего, теми показателями, которые нанесены на профиль (температура и давление воздуха в январе и июле, количество атмосферных осадков). Необходимо привлечь материал и из литературных источников, однако, не следует перегружать текст обилием фактического материала. Необходимо помнить, что составляется не описание территории, а пояснение (анализ) к уже вычерченному КФГП. Следовательно, характеристика должна быть краткой, подчеркивая основные для данного климатического пояса (зоны) элементы природных условий. Фактические данные сопровождаются кратким анализом, цель которого – раскрыть основные закономерности физико-географических процессов, выделить главное в ходе географических явлений, определяющих типичный облик природы каждой зоны.

Прежде всего, необходимо представить себе соотношение тепла и влаги в каждом климатическом поясе и тесно связанные с ними движения воздушных масс, потому что именно эти элементы дают первые предпосылки для расчленения географической оболочки на пояса и затем – зоны. При этом важно иметь ввиду, что климатические характеристики каждого пояса различаются не только количеством тепла, но и особенностями циркуляции атмосферы (иногда перемещение уже нагретых воздушных масс играет большую роль, чем непосредственный приход тепла от солнечной радиации).

В экваториальных и полярных областях климат определяется преимущественно радиационным балансом (соотношением поступления и расхода солнечного тепла), положительным или отрицательным, т.е. термическими причинами. В умеренных и тропических поясах климат обусловлен в значительной мере условиями циркуляции атмосферы, иными словами, причинами не только термическими, но и динамическими.

Характеристика каждого климатического пояса должна сопровождаться фактическим материалом с последующим его анализом, основанным на закономерностях, присущих данному поясу и зоне. В тех случаях, когда профиль пересекает горные страны, в описании необходимо особо отметить изменения природных зон с поднятием в горы (не выделяя на профиле эти изменения в самостоятельные зоны).

Описание КФГП заканчивается кратким резюме, в котором в самых общих чертах подытоживается проявление закона географической зональности и взаимосвязанности географических явлений, в том виде, как это нашло отражение на данном меридиональном профиле.

Ниже предлагается примерный план описания КФГП:

1. Характеристика рельефа (гипсометрический профиль) и тектоники.

2. Тепловой режим:

а) основные закономерности распределения температур по земной поверхности;

б) описание кривых распределения средних температур января и июля по заданному меридиану.

3. Динамика атмосферы:

а) общие закономерности распределения давления по земной поверхности;

б) описание кривых распределения по меридиану среднего значения давления воздуха в январе и июле по заданному меридиану.

4. Распределение осадков:

а) общие закономерности распределения атмосферной влаги в географической оболочке;

б) описание графика распределения годовых сумм атмосферных осадков.

5. Выделение климатических поясов и природных зон на КФГП по совокупности взаимодействующих компонентов географической оболочки.

Семинарские занятия и коллоквиумы

Семинарские занятия являются одним из наиболее эффективных способов закрепления и углубления теоретических знаний студентов, а также контроля качества их самостоятельной работы.

Заблуждением является представление многих студентов о семинарах как о поочерёдных ответах на поставленные вопросы в рамках материала, изложенного на лекциях по предмету. Семинарское занятие – это практическое занятие, суть которого заключается в активном обсуждении вопросов, касающихся учебного материала, данного на лекциях и усвоенного студентами в процессе самостоятельной работы. Такому занятию должна предшествовать основательная подготовительная работа, в том числе творческого характера.

Необходимо участие каждого из присутствующих на занятии в дискуссии, направленной на закрепление и углубление изученного материала, с доступной для каждого конкретного студента интенсивностью. Индивидуальный подход был и остаётся одним из главных педагогических приёмов, реализация которых в данной ситуации обусловливает успех обучения.

Форма проверки теоретической подготовки студентов к семинарским занятиям определяется преподавателем. Здесь уместно проведение тестирования, использование технических средств обучения, в том числе компьютерных, перекрёстный опрос и т. д.

Подготовка к семинару включает в себя самостоятельное выполнение студентами следующих видов деятельности:

1) изучение рекомендованной литературы, с кратким конспектированием прочитанного;

2) составление понятийно-терминологического словаря;

3) ответы на вопросы к семинарскому занятию, поставленные преподавателем.

При изучении курса «Общее землеведение» студенты участвуют в семинарских занятиях по следующим темам: «Литосфера», «Гидросфера», «Атмосфера». Это тематические семинары, проведение которых предусмотрено учебной программой. По темам «Биосфера» и «Географическая оболочка» рекомендуется обязательное проведение коллоквиумов, направленных на выяснение и повышение знаний студентов. Кроме того, по усмотрению преподавателя, возможно проведение также коллоквиумов – проблемных дискуссий по наиболее сложным вопросам курса, предлагаемым к разработке в форме рефератов.

Структура тематических семинарских занятий и коллоквиумов предполагает:

1) вводное слово преподавателя (обозначение темы и постановка цели занятия);

2) проверка теоретической подготовки студентов к семинарским занятиям (желательно);

3) постановка проблемного вопроса по теме занятия;

4) выступление студента (ответ на поставленный вопрос);

5) дискуссия по вопросу и данному на него ответу.

Пункты 3-5 последовательно повторяются, пока не будет исчерпан весь перечень поставленных к семинару вопросов.

6) заключительное слово преподавателя (подведение итогов), выставление оценок.

2.1. Литосфера

Цель занятия: систематизировать и закрепить знания студентов о строении и основных параметрах литосферы, её свойствах и протекающих в ней процессах.

Теоретический обзор

Литосфера – это внешняя оболочка «твёрдой» Земли, расположенная ниже атмосферы и гидросферы над астеносферой. Мощность литосферы изменяется от 50 км (под океанами) до 100 км (под материками). В её составе – земная кора и субстрат, входящий в состав верхней мантии. Границей между земной корой и субстратом служит поверхность Мохоровичича, при пересечении которой сверху вниз скачкообразно увеличивается скорость продольных сейсмических волн. Пространственное (горизонтальное) строение литосферы представлено её крупными блоками – т. н. литосферными плитами, отделёнными друг от друга глубинными тектоническими разломами.

Строение и мощность земной коры неодинаковы: в пространственном отношении она делится на сушу и участки, находящиеся под толщей воды морей и океанов. Вся суша разделена на территории большой размерности – материки. Под материком, или континентом, понимается крупный массив земной коры, большая часть поверхности которого выступает над уровнем Мирового океана, а периферическая часть погружена под уровень воды. В современную геологическую эпоху существует 6 материков: Евразия, Северная Америка, Южная Америка, Африка, Австралия и Антарктида.

Для материка характерна мощность земной коры, изменяющаяся от 35 км до 45 км и вертикальная слоистость с выделением трёх или четырёх слоёв. Верхний осадочный слой, мощностью до нескольких километров, состоит из разновозрастных изменённых или неизменённых осадочных и вулканических пород, которые нередко разорваны, смяты в складки или смещены по разрывам. В образовании осадочного слоя большую роль играют живые организмы. Остальные два или три слоя часто объединяют в единую консолидированную кору, учитывая трудность их дифференциации и исследования и неоднозначность объяснения полученных результатов.

В двухслойной модели консолидированной коры выделяют верхний гранитный (гранитометаморфический, гранитогнейсовый) и нижний базальтовый (гранулитбазитовый), которые разделены поверхностью Конрада (К) и не всегда уверенно различаются. В трёхслойной модели консолидированной коры выделяется следующие слои: гранитный, диоритовый и базальтовый, разделённые поверхностями К₁ и К₂.

Традиционные названия слоёв земной коры (гранитный, диоритовый, базальтовый) условны, так как они могут включать и другие горные породы той же основности, но разной степени метаморфизма. В частности, более или менее полно известен вещественный состав гранитного слоя, доступный для исследования в результате буровых работ.

Континентальную кору пониженной мощности (менее 30 км), с менее четко выраженным гранитным слоем иногда называют субконтинентальной. Сейсмические разделы в коре нередко являются границами зон регионального метаморфизма или зонами повышенного дробления и проницаемости пород, а не смены их состава.

Часть дна океана, прилегающая к материкам, характеризуется материковым типом коры и составляет подводную часть материка, в которой по особенностям рельефа выделяют шельф, материковый склон и материковое подножие. Подножие граничит с ложем океана или с ложем котловин краевых морей (если окраина материка обрамляется зоной островных дуг). Ложу свойственна сравнительно тонкая кора океанического типа. Океаническая земная кора имеет толщину до 5-10 км. В современное геологическое время она находится под морскими водами, если их глубина больше 3,5 км, и подразделяется на три слоя: верхний (менее 1 км) – осадочный, средний – в основном базальтовый, и нижний, сложенный габбро, серпентинитами – ультраосновными породами с содержанием кремнезёма менее 40%.

Земная кора разделена на отдельные геологически разновозрастные, более или менее активные (в динамическом и сейсмическом отношении) глыбы, которые подвержены постоянным движениям, как вертикальным, так и горизонтальным. Крупные (несколько тысяч километров в поперечнике), относительно устойчивые глыбы земной коры с низкой сейсмичностью и слабо расчленённым рельефом получили название платформ (plat – плоский, form – форма (фр.) Они имеют кристаллический складчатый фундамент и разновозрастный осадочный чехол. В зависимости от возраста, платформы делятся на древние (докембрийские) и молодые (палеозойские и мезозойские). Древние платформы являются ядрами современных континентов, общее вздымание которых сопровождалось более быстрым поднятием или опусканием их отдельных структур (щиты и плиты).

Субстрат верхней мантии, располагающийся на астеносфере, представляет собой своеобразную основу, на которой в процессе геологического развития Земли формировалась земная кора. Вещество астеносферы, по-видимому, отличается пониженной вязкостью и испытывает медленные перемещения (токи), которые и являются причиной вертикальных и горизонтальных движений литосферных блоков. Они находятся в положении изостазии, предполагающем их взаимное уравновешивание: поднятие одних областей обусловливает опускание других.

Вплоть до 1960-х гг. господствующей системой воззрений на динамику и развитие земной коры была т. н. теория фиксизма (fixus – твёрдый; неизменный; закреплённый (лат.), утверждавшая неизменное (фиксированное) положение континентов на поверхности Земли и ведущую роль вертикальных движений в развитии земной коры. Согласно этой гипотезе, складчатость горных слоёв – результат постоянного уменьшения (контракции) объёма Земли в результате её длительного охлаждения. Крупные прогибы земной коры с мощной толщей морских осадков получили название геосинклиналей или геосинклинальных складчатых поясов, которые в современном лике Земли представлены горными системами, и образование которых связано, согласно контракционной гипотезе, с уменьшением объёма Земли. В соответствии с концепцией фиксизма причина разделения земной коры на платформы и геосинклинали заключена в пространственно неравномерном протекании глубинных процессов в астеносфере и, возможно, нижней мантии (неравномерный разогрев вещества и горизонтальное перемещение его масс).

Тем не менее, уже в 1912 г. немецкий геофизик и метеоролог А. Вегенер выдвинул первые доводы в пользу идеи дрейфа континентов (теория мобилизма). Аргументами в пользу дрейфа материков, кроме совпадения их очертаний, служили также окаменелые остатки представителей древних флор и фаун, особенности геологического строения береговых районов, палеоклиматические данные (покровные оледенения) и некоторое сходство современных флор и фаун. Однако причины и механизм передвижения блоков земной коры не находили объяснения, и к середине ХХ века эта гипотеза была практически забыта.

Возрождение этой концепции, основывающееся на результатах изучения рельефа дна, магнитных полей океанов и на данных палеомагматизма, связано с именем американского геолога Г. Хесса. Переосмысление идей А. Вегенера привело к тому, что, вместо дрейфа континентов, вся литосфера стала рассматриваться как подвижная твердь Земли, и данная теория, в конечном итоге, свелась к так называемой «тектонике литосферных плит» (на сегодняшний день – «новая глобальная тектоника»).

По мере накопления новой научной информации, было сформулировано представление о новообразовании океанов в процессе их расширения (спрединга), начиная от осей срединных хребтов, и заполнения базальтовой магмой, изливающейся в рифтовых щелях. Позднее представление о спрединге, рождающем новую океанскую кору, было дополнено представлением о ее субдукции – поглощении в глубоководных желобах, окаймляющих вулканические островные дуги, происходящем вдоль наклонных сейсмоактивных зон, уходящих глубоко в мантию.

Основные положения новой глобальной тектоники состоят в следующем:

1. Литосфера Земли, включающая кору и самую верхнюю часть мантии, подстилается более пластичной, менее вязкой оболочкой – астеносферой.

2. Литосфера разделена на плиты – относительно жесткие и монолитные глыбы материковой коры с припаянными к ним обширными участками океанической коры, крупнейшими из которых являются: 1) Евроазиатская, 2) Североамериканская, 3) Южноамериканская, 4) Африканская, 5) Австралийская, 6) Антарктическая, 7) Тихоокеанская. Эти плиты, за исключением Тихоокеанской, несут на себе континенты. Кроме того, существуют плиты меньшей размерности.

3. Литосферные плиты перемещаются друг относительно друга в горизонтальном направлении от срединно-океанических хребтов к молодым складчатым поясам – Альпийско-Гималайскому и Циркумтихоокеанскому. Характер взаимодействия плит при перемещении может быть трояким:

а) раздвиг (спрединг) с заполнением образующегося зияния новой корой океанического типа. Для каждого участка срединно-океанических хребтов скорость раздвигания непостоянна и изменяется от 2-4 см/год (Атлантический океан) до 17-18 см/год (Тихий океан). При раздвигании океанического дна происходит перемещение континентов вместе с литосферными плитами, на которых они пассивны. Причина раздвига заключена в том, что под срединно-океаническими хребтами происходит подъём разогретого вещества мантии, который раздвигает по обе стороны от оси хребта ранее вынесенную породу, образуя рифт (rift – щель, трещина (англ.). Аналогичные рифты образуются и под материками, стремясь расколоть их на отдельные глыбы, например – Восточноафриканская рифтовая система;

б) поддвиг (субдукция) одной плиты под другую. Движущиеся плиты сталкиваются в планетарном поясе сжатия, образуя горные пояса в результате коробления края континентов. В зоне глубоководных желобов в этом поясе сжатия происходит поддвиг (субдукция) океанической, более тяжёлой коры под континентальную, менее тяжёлую, т. е. континентальная кора вместе с нижележащим слоем литосферы уходит под материки в менее вязкую астеносферу. Погружаясь глубже в недра Земли, она образует нисходящую ветвь конвективного движения вещества в мантии. Однако на некоторых разломах перемещение плит происходит только горизонтально, без существенного раздвижения или надвигания.

Погружаясь в мантию, океаническая кора переплавляется, слагающие её породы теряют воду, металлы, часть кремнезёма и другие подвижные соединения и элементы. Более тяжёлые вещества опускаются вместе с нисходящей ветвью конвективной ячейки, лёгкие (магма, богатая водой и кремнезёмом) поднимаются на поверхность наползающего края плиты, формируя вулканические цепи островных дуг и континентальных окраин.

в) скольжение одной плиты относительно другой по вертикальной плоскости т. н. трансформных разломов, поперечных к осям срединных хребтов.

4. Перемещение литосферных плит по поверхности астеносферы подчиняется теореме Эйлера, гласящей, что перемещение сопряженных точек на сфере происходит вдоль окружностей, проведенных относительно оси, проходящей через центр Земли; места выхода оси на поверхность получили название полюсов вращения, или раскрытия.

5. В масштабе планеты в целом спрединг автоматически компенсируется субдукцией, т. е. сколько за данный промежуток времени рождается новой океанической коры, столько же более древней океанической коры поглощается в зонах субдукции, благодаря чему объем Земли остается неизменным.

6. Перемещение литосферных плит происходит под действием конвективных течений в мантии, включая астеносферу. Под осями раздвига срединных хребтов образуются восходящие течения; они превращаются в горизонтальные на периферии хребтов и в нисходящие в зонах субдукции на окраинах океанов. Сама конвекция имеет своей причиной накопление тепла в недрах Земли вследствие его выделения при распаде естественно-радиоактивных элементов и изотопов. Сторонники глобальной тектоники плит считают, что конвекционные ячейки в мантии существуют 200-300 млн. лет, после чего происходит их перестройка. Конвекционные циклы совпадают с тектоническими циклами. Основной причиной, их обусловливающей, является плотностная дифференциация первичного вещества планеты, приводящая к выделению тяжёлого ядра и образования её геосфер.

Наиболее очевидным проявлением протекающих в литосфере процессов являются вулканизм и землетрясения, приуроченные к сейсмическим зонам, которые совпадают со срединно-океаническими хребтами в океанах, рифтами и поясом сжатия на материках.

Новые геологические материалы о наличии вертикальных токов (струй) расплавленного вещества, поднимающихся от границ самого ядра и мантии к земной поверхности, легли в основу построения новой, т. н. «плюмовой» тектоники, или гипотезы плюмов. Она опирается на представления о внутренней (эндогенной) энергии, сосредоточенной в нижних горизонтах мантии и во внешнем жидком ядре планеты, запасы которой практически неисчерпаемы. Высокоэнергетические струи (плюмы) пронизывают мантию и устремляются в виде потоков в земную кору, определяя тем самым все особенности тектоно-магматической деятельности. Некоторые исследователи – приверженцы плюмовой гипотезы склонны считать, что именно этот энергообмен лежит в основе всех физико-химических преобразований и геологических процессов в теле планеты.

В последние десятилетия геологами и географами много сделано для изучения движения плит. В учебной географической литературе практически все особенности структуры литосферы объясняются с позиций тектоники литосферных плит. В основном это справедливо. Однако при беглом взгляде на обзорные географические карты видно, что многочисленные морфоструктуры (или их отдельные территории) имеют не только линейно протяжённые структуры, но и многочисленные округлые, концентрические, спиралевидные и вихревидные образования (например в Альпах, Апеннинах, Карпатах и др.). Геологическими исследованиями выявлено, что значительную роль в их образовании сыграли силы, возникающие при вращении всего земного шара и отдельных глыб или блоков литосферы. Это явление получило название ротогенеза (roto – вертеть (лат.)), а сами структуры – ротационных.

Ротогенез – это образование структур литосферы вследствие вращательных движений Земли вокруг своей оси, а также в результате поворотов при горизонтальном перемещении литосферных плит и вращения отдельных жёстких блоков земной коры. Причина ротогенеза, возможно, заключена в процессах конвекции в мантии. Проблемы ротогенеза и мобилизма находятся только в начальной стадии разработки, в этих планетарных процессах пока много неясного.

В последнее время многие исследователи все больше стали склоняться к мысли, что неравномерным распределением эндогенной энергии Земли, как и периодизацией некоторых экзогенных процессов, управляют внешние по отношению к планете (космические) факторы, при этом наиболее действенной силой, непосредственно влияющей на геодинамическое развитие и преобразование вещества Земли, по-видимому, служит эффект гравитационного воздействия Солнца, Луны и других планет, с учётом инерционных сил вращения Земли вокруг своей оси и её движения по орбите. Основанная на этом постулате концепция центробежно-планетарных мельниц позволяет, во-первых, дать логическое объяснение механизму дрейфа материков, во-вторых – определить главные направления подлитосферных потоков.

Рассмотренные научные концепции с разных позиций объясняют происхождение и развитие основных морфоструктур континентов. Самыми крупными из них являются морфотектуры (от греч. morphe – форма и tectura – покрытие) планетарного масштаба, к которым относятся выступы материков, ложе океанов и переходные зоны между ними, т.е. самые крупные формы рельефа Земли (геотектуры).

В формировании морфоструктур ведущая роль принадлежит эндогенным процессам в их взаимодействии с экзогенными. Их морфологические различия определяются свойственной им геологической историей и, как следствие неодинаковым геологическим строением.

Морфоструктуры планетарного масштаба (геотектуры) расчленяются на морфоструктуры более мелкого порядка – отдельные возвышенности, горные хребты, плато, равнины, низменности и т. д., вплоть до морфоскульптур – мелких форм рельефа (долины рек, ледниковые форм рельефа, овраги, балки и т. д.). В их образовании и развитии основная роль принадлежит экзогенным процессам.

Формирование и развитие морфоструктур разного порядка и размерности (особенно планетарных – морей и океанов) – главная причина глобальных физико-географических изменений и современной дифференциации географической оболочки на природные комплексы, которые в своей совокупности определяют основные черты геологических условий, рельефа, почв, растительности, численность и хозяйственную деятельность населения конкретных территорий.

В морфоструктуре континентов существуют присущие им общие черты. На каждом континенте обязательно есть крупная горная система субмеридиального или меридиального простирания. Для Северной Америки – это будут Кордильеры, Южной – Анды, Австралии – Большой водораздельный хребет, Африки – система гор и нагорий от Драконовых гор на юге до Эфиопского нагорья на севере, для Азии – Верхоянский хребет, Европы – Уральские горы на границе с Азией. Примечательно, что в Восточном полушарии названные горные системы располагаются на востоке континентов, в Западном – на западе. Для Евразии следует отметить её особенность – величайшую горную систему субширотного простирания на юге этого суперконтинента от Атлантического океана до Тихого.

Каждый континент обязательно имеет обширную равнину или низменность – Центральные равнины бассейна Миссисипи (Северная Америка), Амазонская низменность (Южная Америка), Большой Артезианский бассейн (Австралия), Бассейн Конго (Африка), Восточно-Европейская равнина (Европа), Западно-Сибирская низменность (Азия). Помимо этого, каждый континент обязательно включает одно или несколько среднегорий или плоскогорий, в том числе Аппалачи в Северной Америке, Бразильского плоскогорье в Южной Америке, Макдонелл, Мастрейв и др. в Австралии, Тибести, Ахаггар, Дарфур в Африке, Скандинавские горы в Европе, Средне-Сибирское плоскогорье в Азии. Приведенным перечнем среднегорий и плоскогорий не исчерпывается все их разнообразие на континентах, здесь названы только наиболее примечательные из них.

Причина такой закономерности заключена в эндогенных процессах в земной коре, которые во взаимодействии с экзогенными, при своём главенстве, привели к образованию крупных морфоструктурных подразделений материков и океана.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: