Внутренние и внешние процессы земли. Формирование рельефа земли

Различные формы рельефа формируются под действием процессов, которые могут быть преимущественно внутренними или внешними.

Внутренние (эндогенные) — это процессы внутри Земли, в мантии, ядре, которые проявляются на поверхности Земли как разрушительные и созидательные. Внутренние процессы создают прежде всего крупные формы рельефа на поверхности Земли и определяют распределение суши и моря, высоту гор, резкость их очертаний. Результат их действия — глубинные разломы, глубинные складки и др.

Тектоническими (греческое слово «тектоника» означает строительство, строительное искусство) движениями земной коры называют перемещения вещества под влиянием процессов, происходящих в более глубоких недрах Земли. В результате этих движений возникают основные неровности рельефа на поверхности Земли. Зона проявления тектонических движений, которая распространяется до глубины около 700 км, получила название тектоносферы.

Своими корнями тектонические движения уходят в верхнюю мантию, так как причина глубинных тектонических движений — взаимодействие земной коры с верхней мантией. Их движущей силой является магма. Поток магмы, периодически устремляющийся к поверхности из недр планеты, обеспечивает процесс, называемый магматизмом.

В результате застывания магмы на глубине (интрузивный магматизм) возникают интрузивные тела (рис. 1) — пластовыеинтрузии (от лат. intrude — вталкиваю), дайки (от англ. dike , или dyke , буквально — преграда, стена из камня), батолиты (от греч. bathos - глубина и lithos - камень), штоки (нем. Stock , буквально — палка, ствол), лакколиты (греч. lakkos - яма, углубление и lithos - камень) и т. д.

Рис. 1. Формы интрузивных и эффузивных тел. Интрузии: I — батолит; 2 — шток; 3 — лакколит; 4 — лополит; 5 — дайка; 6 — силл; 7 — жила; 8 — паофиза. Эффузивы: 9 — лавовый поток; 10 — лавовый покров; 11 — купол; 12- некк

Пластовая интрузия - пластообразное тело застывшей на глубине магмы, имеющее форму слоя, контакты которого параллельны слоистости вмещающих горных пород.

Дайки - пластинообразные, четко ограниченные параллельными стенками тела интрузивных магматических пород, которые пронизывают вметающие их породы (или залегают несогласно с ними).

Батолит - крупный массив застывшей на глубине магмы, имеющий площадь, измеряемую десятками тысяч квадратных километров. Форма в плане обычно удлиненная или изометрическая (имеет приблизительно равные размеры по высоте, ширине и толщине).

Шток - интрузивное тело, в вертикальном разрезе имеющее форму колонны. В плане его форма изометричная, неправильная. От батолитов отличаются меньшими размерами.

Лакколиты - имеют грибообразную или куполообразную форму вышележащей поверхности и относительно плоскую нижнюю поверхность. Они образуются вязкими магмами, поступающими либо по дайкообразным подводящим каналам снизу, либо из силла, и, распространяясь по слоистости, приподнимают вмещающие вышележащие породы, не нарушая их слоистости. Лакколиты встречаются поодиночке либо группами. Размеры лакколитов сравнительно небольшие — от сотен метров до нескольких километров в диаметре.

Застывшая на поверхности Земли магма образует лавовые потоки и покровы. Это эффузивный тип магматизма. Современный эффузивный магматизм называется вулканизмом .

С магматизмом связано также возникновение землетрясений .

Платформа земной коры

Платформа (от франц. plat - плоский и forme - форма) — крупная (несколько тыс. км в поперечнике), относительно устойчивая часть земной коры, характеризующаяся очень низкой степенью сейсмичности.

Платформа имеет двухэтажное строение (рис. 2). Нижний этаж - фундамент — это древняя геосинклинальная область — образован метаморфизованными породами, верхний - чехол — морскими осадочными отложениями небольшой мощности, что свидетельствует о небольшой амплитуде колебательных движений.

Рис. 2. Строение платформы

Возраст платформ различен и определяется по времени становления фундамента. Наиболее древними являются платформы, фундамент которых образован смятыми в складки кристаллическими породами докембрия. Таких платформ на Земле десять (рис. 3).

Поверхность докембрийского кристаллического фундамента очень неровная. В одних местах он выходит на поверхность илизалегает вблизи нее, образуя щиты, в других - антеклизы (от греч. anti - против и klisis - наклонение) и синеклизы (от греч. syn — вместе, klisis - наклонение). Однако эти неровности перекрыты осадочными отложениями со спокойным, близким к горизонтальному залеганием. Осадочные породы могут быть собраны в пологие валы, куполовидные поднятия, ступенеобразные изгибы, а иногда наблюдаются и разрывные нарушения с вертикальным смешением пластов. Нарушения в залегании осадочных пород обусловлены неодинаковой скоростью и разными знаками колебательных движений блоков кристаллического фундамента.

Рис. 3. До кембрийские платформы: I — Северо-Американская; II — Восточно-Европейская; III — Сибирская; IV — Южно-Американская; V — Африкано-Аравийская; VI — Индийская; VII — Восточно-Китайская; VIII — Южно-Китайская; IX — Австралийская; X — Антарктическая

Фундамент более молодых платформ образован в периоды байкальской , каледонской или герцинской складчатости. Области мезозойской складчатости не принято называть платформами, хотя они и являются таковыми на сравнительно раннем этапе развития.

В рельефе платформам соответствуют равнины. Однако некоторые платформы испытали серьезную перестройку, выразившуюся в общем поднятии, глубоких разломах и крупных вертикальных перемещениях глыб относительно друг друга. Так возникли складчато-глыбовые горы, примером которых могут служить горы Тянь-Шань, где возрождение горного рельефа произошло во время альпийского орогенеза.

На протяжении всей геологической истории в континентальной земной коре происходило наращивание площади платформ и сокращение геосинклинальных зон.

Внешние (экзогенные) процессы обусловлены поступающей на Землю энергией солнечного излучения. Экзогенные процессы сглаживают неровности, выравнивают поверхности, заполняют понижения. Они проявляются на земной поверхности и как разрушительные, и как созидательные.

Разрушительные процессы - это разрушение горных пород, происходящее из-за перепада температур, действия ветра, размывания потоками воды, движущимися ледниками. Созидательные процессы проявляются в накоплении переносимых водой и ветром частиц в понижениях суши, на дне водоемов.

Самым сложным внешним фактором является выветривание.

Выветривание — совокупность естественных процессов, приводящих к разрушению горных пород.

Выветривание условно подразделяется на физическое и химическое.

Основными причинами физического выветривания являются колебания температуры, связанные с суточными и сезонными изменениями. В результате перепалов температур образуются трещины. Вода, попадающая в них, замерзая и оттаивая, расширяет трещины. Так происходит выравнивание выступов горных пород, появляются осыпи.

Важнейшим фактором химического выветривания также является вода и растворенные в ней химические соединения. При этом значительную роль играют климатические условия и живые организмы, продукты жизнедеятельности которых влияют на состав и растворяющие свойства воды. Большой разрушительной силой обладает и корневая система растений.

Процесс выветривания приводит к образованию рыхлых продуктов разрушения горных пород, которые называются корой выветривания. Именно на ней постепенно образуется почва.

Из-за выветривания поверхность Земли все время обновляется, стираются следы прошлого. В то же время внешние процессы создают формы рельефа, обусловленные деятельностью рек, ледников, ветра. Все они образуют специфические формы рельефа — речные долины, овраги, ледниковые формы и т. д.

Древние оледенения и формы рельефа, образованные ледниками

Следы самого древнего оледенения были обнаружены в Северной Америке в районе Великих озер, а затем в Южной Америке и в Индии. Возраст этих ледниковых отложений около 2 млрд лет.

Следы второго — протерозойского — оледенения (15 000 млн лет назад) выявлены в Экваториальной и Южной Африке и в Австралии.

В конце протерозоя (650-620 млн лет назад) произошло третье, наиболее грандиозное оледенение — доксмбрийскос, или скандинавское. Следы его встречаются почти на всех материках.

Существует несколько гипотез о причинах возникновения оледенений. Факторы, положенные в основу этих гипотез, можно подразделить на астрономические и геологические.

К астрономическим факторам , вызывающим похолодание на Земле, относятся:

• изменение наклона земной оси;
• отклонение Земли от ее орбиты в сторону удаления от Солнца;
• неравномерное тепловое излучение Солнца.

К геологическим факторам относят процессы горообразования, вулканическую деятельность, перемещение материков.

Согласно гипотезе дрейфа материков, огромные участки суши на протяжении истории развития земной коры периодически переходили из области теплого климата в области холодного климата, и наоборот.

Активизация вулканической деятельности, по мнению некоторых ученых, также приводит к изменению климата: одни считают, что это приводит к потеплению климата на Земле, а другие — что к похолоданию.

Ледники оказывают существенное влияние на подстилающую поверхность. Они сглаживают неровности рельефа и сносят обломки горных пород, расширяют речные долины. А кроме того, ледники создают специфические формы рельефа.

Различаются два вида рельефа, возникших благодаря деятельности ледника: созданный ледниковой эрозией (от лат. erosio — разъедание, разрушение) (рис. 4) и аккумулятивный (от лат. accumulatio — накопление) (рис. 5).

Ледниковой эрозией созданы троги, кары, цирки, карлинги, висячие долины, «бараньи лбы» и др.

Крупные древние ледники, переносящие крупные обломки горных пород, являлись мощными разрушителями горных пород. Они расширяли днища речных долин и делали более крутыми борта долин, по которым двигались. В результате такой деятельности древних ледников возникли троги или троговые долины - долины, имеющие U-образный профиль.

Рис. 4. Формы рельефа, созданные ледниковой эрозией

Рис. 5. Аккумулятивные формы ледникового рельефа

В результате раскалывания горных пород замерзающей в трещинах водой и выноса образовавшихся обломков сползающими вниз ледниками возникли кары — чашеобразные углубления кресловидной формы в привершинной части гор с крутыми скалистыми склонами и пологовогнутым днищем.

Большой развитый кар, имеющий выход в нижележащий трог, получил название ледникового цирка. Он располагается в верхних частях трогов в горах, где когда-либо существовали крупные долинные ледники. Многие цирки имеют крутые борта высотой в несколько десятков метров. Для днищ цирков характерны озерные котловины, выработанные ледниками.

Островершинные формы, образующиеся в ходе развития трех или более каров но разные стороны от одной горы, называются карлингами. Часто они имеют правильную пирамидальную форму.

В местах, где крупные долинные ледники принимали небольшие ледники-притоки, образуются висячие долины.

«Бараньи лбы» - это небольшие округлые холмы и возвышенности, сложенные плотными коренными породами, которые были хорошо отполированы ледниками. Их склоны асимметричны: склон, обращенный вниз по движению ледника, немного круче. Часто на поверхности этих форм имеется ледниковая штриховка, причем штрихи ориентированы по направлению движения ледника.

К аккумулятивным формам ледникового рельефа относят моренные холмы и гряды, озы, друмлины, зандры и др. (см. рис. 5).

Моренные гряды - валообразные скопления продуктов разрушения горных пород, отложенных ледниками, высотой до нескольких десятков метров, шириной до нескольких километров и, в большинстве случаев, длиной во много километров.

Часто край покровного ледника не был ровным, а разделялся на довольно четко обособленные лопасти. Вероятно, во время отложения этих морен край ледника длительное время находился почти в неподвижном (стационарном) состоянии. При этом формировалась не одна гряда, а целый комплекс гряд, холмов и котловин.

Друмлины — вытянутые холмы, по форме напоминающие ложку, перевернутую выпуклой стороной кверху. Эти формы состоят из материала отложенной морены, а в некоторых (но не во всех) случаях имеют ядро из коренных пород. Друмлины обычно встречаются большими группами — по нескольку десятков или даже сотен. Большинство этих форм рельефа имеет размеры 900-2000 м в длину, 180-460 м в ширину и 15-45 м в высоту. Валуны на их поверхности нередко ориентированы длинными осями по направлению движения льда, которое осуществлялось от крутого склона к пологому. По-видимому, друмлины формировались, когда нижние слои льда утрачивали подвижность из-за перегрузки обломочным материалом и перекрывались движущимися верхними слоями, которые перерабатывали материал отложенной морены и создавали характерные формы друмлинов. Такие формы широко распространены в ландшафтах основных морен областей покровного оледенения.

Зандровыеравнины сложены материалом, принесенным потоками талых ледниковых вод, и обычно примыкают к внешнему краю конечных морен. Эти грубосортированные отложения состоят из песка, гальки, глины и валунов (максимальный размер которых зависел от транспортирующей способности потоков).

Озы - это длинные узкие извилистые гряды, сложенные в основном сортированными отложениями (песком, гравием, галькой и др.), протяженностью от нескольких метров до нескольких километров и высотой до 45 м. Озы формировались в результате деятельности подледниковых потоков талых вод, протекавших по трещинам и промоинам в теле ледника.

Камы - это небольшие крутосклонные холмы и короткие гряды неправильной формы, сложенные сортированными отложениями. Эта форма рельефа может быть образована как водно-ледниковыми потоками, так и просто текучей водой.

Многолетняя, или вечная, мерзлота — толщи мерзлых горных пород, не оттаивающих в течение долгого времени — от нескольких лет до десятков и сотен тысяч лет. Многолетняя мерзлота влияет на рельеф, так как вода и лед имеют разную плотность, вследствие чего замерзающие и оттаивающие породы подвержены деформации.

Наиболее распространенный тип деформации мерзлых грунтов — пучение, связанное с увеличением объема воды при замерзании. Возникающие при этом положительные формы рельефа называются буграми пучения. Высота их обычно не более 2 м. Если бугры пучения образовались в пределах торфянистой тундры, то их обычно называют торфяными буграми.

Летом верхний слой многолетней мерзлоты оттаивает. Лежащая ниже мерзлота мешает талой воде просачиваться вниз; вода, если не находит стока в реку или озеро, остается на месте до осени, когда снова замерзает. В результате талая вода оказывается между водонепроницаемым слоем постоянной мерзлоты снизу и постепенно нарастающим сверху вниз слоем новой, сезонной мерзлоты. Лсд занимает больший объем, чем вода. Вода, оказавшись между двумя слоями льда под огромным давлением, ищет выход в сезонномерзлом слое и прорывает его. Если она изливается на поверхность, образуется ледяное поле - наледь. Если же на поверхности плотный мохово-травяной покров или слой торфа, вода может не прорвать его, а только приподнять,
растекшись пол ним. Замерзнув затем, она образует ледяное ядро бугра; постепенно нарастая, такой бугор может достигнуть высоты 70 м при диаметре до 200 м. Такие формы рельефа называются гидролакколитами (рис. 6).

Рис. 6. Гидролакколит

Работа текучих вод

Под текучими водами понимают всю воду, стекающую по поверхности суши, начиная от мелких струек, возникающих во время дождей или таяния снега, до самых крупных рек, например Амазонки.

Текучие воды являются самым мощным из всех внешних факторов, преобразующих поверхность материков. Разрушая горные породы и перенося продукты их разрушения в виде гальки, песка, глины и растворенных веществ, текучие воды способны в течение миллионов лет сравнять с землей самые высокие горные хребты. При этом вынесенные ими в моря и океаны продукты разрушения горных пород служат главным материалом, из которого возникают мощные толщи новых осадочных пород.

Разрушительная деятельность текучих вод может иметь форму плоскостного смыва или линейного размыва.

Геологическая деятельность плоскостного смыва заключается в том, что дождевые и талые воды, стекающие по склону, подхватывают мелкие продукты выветривания и сносят их вниз. Таким образом склоны выполаживаются, а продукты смыва отлагаются внизу.

Под линейным размывом понимают разрушительную деятельность водных потоков, текущих в определенном русле. Линейный размыв приводит к расчленению склонов оврагами и речными долинами.

В районах, где имеются легко растворимые горные породы (известняк, гипс, каменная соль), образуются карстовые формы — воронки, пещеры и пр.

Процессы, вызванные действием силы тяжести. К процессам, вызванным действием силы тяжести, относят прежде всего оползни, обвалы и осыпи.

Рис. 7. Схема оползня: 1 — первоначальное положение склона; 2 — ненарушенная часть склона; 3 — оползень; 4 — поверхность скольжения; 5 — тыловой шов; 6- надоползневый уступ; 7- подошвы оползня; 8- родник (источник)

Рис. 8. Элементы оползня: 1 — поверхность скольжения; 2 — тело оползня; 3 — стенка срыва; 4 — положение склона до оползневого смешения; 5 — коренные породы склона

Массы земли могут сползать по склонам с едва заметной скоростью. В других случаях скорость смешения продуктов выветривания оказывается более высокой (например, метры в сутки), иногда большие объемы горных пород обрушиваются со скоростью, превышающей скорость экспресса.

Обвалы происходят локально и приурочены к верхнему поясу гор с резко расчлененным рельефом.

Оползни (рис. 7) возникают, когда природными процессами или людьми нарушается устойчивость склона. Силы связности грунтов или горных пород оказываются в какой-то момент меньше, чем сила тяжести, и вся масса приходит в движение. Элементы оползня представлены на рис. 8.

В ряде горных узлов вместе с осыпанием обвал является ведущим склоновым процессом. В нижних поясах гор обвалы приурочены к склонам, активно подмываемым водотоками, либо к молодым тектоническим разрывным нарушениям, выраженным в рельефе в виде отвесных и очень крутых (более 35°) склонов.

Обвалы масс горных пород могут иметь катастрофический характер, представляющий опасность для судов и прибрежных поселений. Обвалы и осыпи вдоль дорог препятствуют работе транспорта. В узких долинах они могут нарушить сток и привести к затоплению.

Осыпи в горах случаются довольно часто. Осыпание тяготеет к верхнему поясу высокогорий, а в нижнем поясе проявляется лишь на склонах, подмываемых водотоками. Преобладающими формами осыпания являются «шелушение» всего склона или значительного его участка, а также интегральный процесс обваливания со скальных стенок.

Работа ветра (эоловые процессы)

Под работой ветра понимается изменение поверхности Земли под влиянием движущихся воздушных струй. Ветер может разрушать горные породы, переносить мелкий обломочный материал, собирать его в определенных местах или отлагать на поверхности земли ровным слоем. Чем больше скорость ветра, тем сильнее производимая им работа.

Песчаный холм, образованный в результате ветровой деятельности, — это дюна.

Дюны распространены повсюду, где на поверхность выходят незакрепленные пески, а скорость ветра достаточна для их перемещения.

Их размеры определяются объемом поступающего песка, скоростью ветра и крутизной склонов. Максимальная скорость движения дюн — около 30 м в год, а высота — до 300 м.

Форму дюн определяют направление и постоянство ветра, а также особенности окружающего ландшафта (рис. 9).

Барханы - рельефные подвижные образования из песка в пустынях, навеваемые ветром и не закрепленные корнями растений. Они возникают, только когда направление преобладающего ветра достаточно постоянно (рис. 10).

Барханы могут достигать в высоту от полуметра до 100 метров. По форме напоминают подкову или серп, а в поперечном разрезе имеют длинный и пологий наветренный склон и короткий подветренный.

Рис. 9. Формы дюн в зависимости от направления ветра

Рис. 10. Барханы

В зависимости от режима ветров скопления барханов принимают различные формы:

• барханные гряды, вытянутые вдоль господствующих ветров или их равнодействующей;
• барханные цепи, поперечные взаимопротивоположным ветрам;
• барханные пирамиды и т. п.

Не будучи закрепленными, барханы под действием ветров могут менять форму и перемешаться со скоростью от нескольких сантиметров до сотен метров в год.

Еще из уроков по географии я узнала много интересного о непрерывном формировании рельефа и о силах, способных изменить облик нашей планеты. Удивительно, но сейчас внешние процессы оказывают почти такое же воздействие на рельеф Земли, как и внутренние.

Внешние процессы, влияющие на рельеф

Прежде всего, хочу сказать, что рельеф - это профиль нашей планеты, объединяющий в себе все неровности поверхности. Его изучением занимается наука геоморфология. Именно она и подразделяет процессы, формирующие рельеф на внутренние (экзогенные) и внешние (эндогенные).

Внешние силы стремятся выровнять рельеф Земли. Все выступы разрушить, а обломки пород перенести в места впадин.

К внешним процессам относятся:

Выветривание происходит двумя способами. Оно может разрушать породу, а может наоборот накапливать ее в определенном месте. Тогда вода становится закрепляющим материалом. Благодаря этим процессам меняются горные породы, расположенные непосредственно на поверхности.

Внутренние процессы, влияющие на рельеф

Они основаны на силе давления и мощи огромных температур внутри планеты. К этим процессам можно отнести:

• перемещение литосферных плит;
• сейсмическую активность (землетрясения и извержения вулканов);
• магматизм (изменения вязкости материалов под воздействием внутреннего тепла Земли);
• метафоризм (изменения, происходящие в горных породах за счет тепла внутри планеты).

В результате этих процессов возникают такие элементы рельефа, как горные хребты, новые гряды вулканов, разнообразные уступы и глубокие впадины.

В настоящее время внешний облик нашей планеты - это результат совместной деятельности не только внутренних, но и во многом внешних процессов. Все эти силы влекут за собой серьезные изменения в характере рельефа.

Факторы внешнего и внутреннего воздействия

1. Понятия факторов воздействия

Прежде чем начать обсуждение понятий факторов внешнего и внутреннего воздействия выясним, что понимается под внешним и, соответственно, внутренним. Советский энциклопедический словарь утверждает, что «Внешнее и внутреннее это – философские категории. Внешнее выражает свойства объекта как целого и характеризует его взаимодействие с окружающей средой, внутреннее – выражает структуру, сущность объекта». Таким образом, можно считать, что в динамике внешнее характеризует процессы взаимодействие объекта со средой, а внутреннее – характеризует процессы внутри самого объекта.

Как известно, любой материальный объект вселенной, в которой мы существуем, после его синтеза (т.е. создания или возникновения) находится во взаимодействии с окружающей его средой. Это взаимодействие продолжается в течение всего жизненного цикла и оканчивается вместе с распадом объекта. Здесь необходимо отметить, что термин «жизненный цикл» является вполне техническим и применяется в технике для обозначения периода существования любого технического изделия или системы.

Агенты, через которые объект взаимодействует со средой, совпадают с формами существования материи. В известной нам вселенной это различного вида поля и потоки частиц вещества. Все виды воздействия одного объекта на другой как раз и сводятся к этим двум разновидностям.

В зависимости от своих (т. е. присущих именно ему) особенностей, объект воздействует на окружающую его среду. Особенности объекта, о которых мы говорим, в основном определяются его организацией, т.е. материалами из которых состоит объект, его структурой, взаимодействием его составных частей, видами преобразования энергии в его пределах, способом выведения за пределы объекта продуктов его жизнедеятельности либо просто потерями вещества и энергии при взаимодействии объекта с внешней средой. Известно, что воздействие объекта на окружающую его среду неизбежно, в большей или меньшей степени, изменяет ее, а, следовательно, и характер и степень ее воздействия на объект, т.е. этот процесс является, как говорят, самосогласованным. В технике для обозначения подобных процессов применяется термин «обратная связь».

Люди так устроены, что любое явление окружающего мира пытаются упростить, чаще всего за счет разбиения сложного на более простое, т. е. на составляющие элементы. Так процесс взаимодействия со средой разбивается на отдельно рассматриваемые процессы воздействия среды на объект и объекта на среду. Далее в процессе воздействия среды на объект выделяются его (процесса) отдельные стороны или факторы. Процесс разбиения на этом не заканчивается, но об этом мы поговорим далее.

Из вышеизложенного понятно как возникают понятия «Факторов внешнего воздействия» или, как их иногда называют, «Внешних воздействующих факторов». (Нужно заметить, что эти понятия абсолютно идентичны). Таким образом, под факторами внешнего воздействия понимают выделенную из совокупности сторону, процесс, механизм и т. п. воздействия среды на рассматриваемый объект.

Но функционирование объекта не ограничивается только его взаимодействием с внешней средой, очень часто более важными представляются взаимодействия его составных частей с точки зрения их влияния на функционирование объекта и изменение параметров во времени. Здесь мы приходим к возникновению понятия «Факторов внутреннего воздействия». К ним следует относить изменения во времени свойств материалов слагающих объект, видов его организации и т. п.

2. Классификация факторов воздействия

Известно, что качество изделий, а под термином «изделие» будем понимать технические системы самого различного назначения, закладывается на стадии разработки, обеспечивается в процессе производства и поддерживается на стадии эксплуатации. Разрабатывая изделия, необходимо учитывать условия их эксплуатации, хранения и транспортирования, характеризующиеся воздействием внешних и внутренних факторов.

К внешним факторам в технике относят действие окружающей среды и особенности эксплуатации, связанные с местом установки изделия и (или) условиями его транспортирования. Указанные внешние воздействия могут вызвать ограничение или потерю работоспособности изделия или его составных частей в процессе эксплуатации.

Внутренними факторами для объектов техники являются процессы старения и изнашивания. Процессы старения происходят непрерывно, причем они совершаются как во время работы, так и во время хранения и транспортирования изделий. Изнашивание проявляется в основном в процессе эксплуатации и зависит от воздействия внешних факторов, от режимов эксплуатации и работы изделий. Вероятность влияния внутренних факторов возрастает по мере увеличения длительности эксплуатации и при нарушении режимов работы, которые могут характеризоваться: частотой включений и переключений, вызывающей в изделиях переходные процессы; перенапряжениями; толчками и т. д. Частые включения и переключения некоторых изделий могут также влиять на механическое изнашивание их конструктивных элементов. В изделиях, предназначенных для циклических режимов работы, существенное влияние на тепловые режимы оказывают соотношения продолжительности работы и перерывов. Действие внутренних факторов во многих случаях зависит от схем и конструкций изделий.

По времени и характеру воздействия, режимы эксплуатации и работы изделий могут быть:

непрерывными,

периодическими (циклическими),

апериодическими (одноразовыми),

повторно – прерывными,

случайными.

В классификациях факторы обычно группируют по какому-то признаку, поэтому выделяют факторы механические, климатические и т. д.

Соответствующий ГОСТ делит все внешние воздействующие факторы (ВВФ) на следующие классы: механические, климатические, биологические, радиационные, электромагнитные, специальных сред и термические.

В свою очередь каждый класс подразделяется на группы, а каждая группа на виды, которым, кстати, соответствуют определенные виды испытаний. Например, класс климатических воздействий делится на группы:

атмосферное давление,

температура среды.

влажность воздуха или других газов и т. д.

Группы в свою очередь подразделяются на следующие виды:

атмосферное повышенное или пониженное давление,

изменение атмосферного давления или его перепад,

повышенная и, соответственно, пониженная температура среды

изменение температуры среды и т. д.

Таким образом, классификации факторов вешнего воздействия чаще всего строятся по схеме

Правда иногда от этой схемы бывают отступления – вводится еще одна градация или уровень – подгруппа. Пример такого исключения имеет место в приведенной классификации применительно к механическим ФВВ.

Некоторые виды, группы и классы воздействий определяются назначением изделий и их взаимодействием со средами, создаваемыми человеком в процессе его деятельности. К таким классам относятся классы ВВФ:

специальных сред,

радиационные,

электромагнитные,

термические.

Освоение космоса привело к необходимости выделения еще одного класса (не предусмотренного стандартами), в который вошли все виды так называемых космических воздействий.

Одна из возможных классификаций ФВВ приведена на рисунке 1.

Как видим из классификации, к механическим факторам относят две их группы: факторы статического воздействия и факторы динамического воздействия. К факторам статического воздействия относятся такие их виды как:

растяжение,

кручение,

вдавливание.

Очевидно, что здесь классификация ФВВ повторяет виды деформации материалов.

К механическим факторам динамического воздействия относятся такие их виды как воздействие:

ускорения – линейного или углового, что вызывает перегрузки либо состояние полной или частичной невесомости,

вибрационное,

акустического шума,

Среди климатических факторов обычно выделяют воздействия:

солнечного излучения (в приповерхностных слоях атмосферы);

влаги содержащейся в воздухе или любой другой смеси газов (под влагой не обязательно понимать только пары воды – это могут быть и пары любой другой жидкости так, например, в атмосфере Юпитера роль воды, по-видимому, играет метан, во внутренней атмосфере КА эту роль может выполнять жидкое рабочее тело какой-то из его систем попавшее внутрь аппарата в результате протекания магистралей);

выпадающих осадков, к которым обычно относят – дождь, изморозь, снег, лед и т. п.

атмосферы (газовый состав, наличие примесей в виде жидких и твердых аэрозолей, частиц пыли, песка.),

давления аэростатического либо гидростатического (нормального, повышенного, пониженного), его изменений или перепадов.

К климатическим факторам можно отнести и такой, в общем-то, механический по своей природе, фактор, как воздействие движения среды, т. е. ветер, волновое движение жидкости и т. п.

В биологических факторах обычно выделяют воздействие на технические системы:

плесневых грибов и других микроорганизмов,

насекомых,

грызунов.

Иногда в виде биологического фактора воздействия внешней среды могут выступать и пресмыкающиеся или животные, но вероятность такой ситуации гораздо ниже, чем для грызунов.

Представляется целесообразным включение в этот класс ФВВ и воздействие человека, которое по своей разрушительности и масштабам может превзойти воздействие других биологических факторов.

Внутренние (эндогенные) процессы проявляются при взаимодействии внутренних сил Земли на твердую оболочку. Они обусловлены той энергией, которая накапливается в недрах Земли: радиоактивное тепло, выделяющееся в результате распада радиоактивных элементов, энергия гравитационного уплотнения и сжатия вещества Земли и, возможно, ротационная энергия, свя­занная с вращением Земли вокруг оси.

К эндогенным процессам относятся тектонические движения земной коры, магматизм, метаморфизм и землетрясения.

Тектоническими движениями называют перемещения вещества земной коры под влиянием процессов, происходящих в недрах Земли (в мантии, глубоких и верхних частях земной коры). Они в течение длительного времени создают основные формы земной поверхности - горы и впадины. Выделяют два типа тектоничес­ких движений: складко- и разрывообразовательные, в том числе и колебательные. Колебательные движения - наиболее распро­страненная форма тектонических движений. Это медленные веко­вые поднятия и опускания, которые постоянно испытывает зем­ная кора.

Вековые колебательные движения имеют большое значение в жизни человечества. Постепенное повышение уровня суши изме­няет топографические, гидрологические, геохимические усло­вия почвообразования, приводит к усилению процессов эрозии, выщелачивания, появлению новых форм рельефа. Опускание суши ведет к накоплению механических, химических, биогенных осад­ков, заболачиванию местности.

Движения земной коры (как медленные, так и относительно быстрые) играют определенную роль в формировании современ­ного рельефа земной поверхности и приводят к разделению по­верхности на две качественно различные области - геосинклина­ли и платформы.

Геосинклинали, платформы, складчатые зоны, океанические впадины и рифы относят к основным структурным элементам земной коры. Наиболее распространенные типы гор обычно при­урочены к геосинклиналям, а главные типы равнин связаны чаще всего с платформами.

Вековые колебательные движения коры Земли называются эпейрогеническими и горообразованием, или орогенезом. При эпейрогенезе поднимаются или опускаются некоторые территории суши и морского дна, расширяются границы морей, и это явление называется трансгрессией. При поднятии суши море отступает, что называется регрессией. Такое поднятие или опускание суши измеряется несколькими миллиметрами в год (реже сантиметров), но эти процессы охватывают значительные территории. Напри­мер, в данный период установлено поднятие территории в Эсто­нии, Латвии, Литве, Белоруссии, а так­же на Скандинавском полуострове и в других регионах. Опу­скание суши наблюдается возле Сухуми, на северном побережье Черного моря, в понижениях р. Кубани. На Украине заметно неко­торое поднятие и на территории Полесья.

Горообразование, как и эпейрогенез, характеризуется медлен­ным перемещением отдельных участков земной коры . Однако существует и различие, заключающееся в том, что при горообра­зовательных движениях коры Земли нарушается залегание на­слоений пластов разных пород. Пласты при этом или выгибаются или разрываются, меняя свое положение. При таком нарушении пластов изменяется рельеф больших или меньших по площа­ди территорий, образуются даже складчатые горы, например

Карпаты, Альпы, Гималаи. При выгибании пластов образуются складки, при разрывах и перемещениях - скиды, горсты и гра­бены.

Вулканизмом в широком понимании называются все те явле­ния, которые образуются при поднятии магмы в коре Земли или при извержении лавы на земную поверхность. Вулканизм бывает надземным и подземным.

Вулкан имеет канал, кратер, конус. При извержении он вы­брасывает на поверхность газы, твердые продукты и жидкую массу - лаву. Если лава выливается через кратер (отверстие) вулкана, то в результате охлаждения образуются породы, кото­рые называются излившимися, или эффузивными. Это - липарит, трахит, андезит, диабаз, базальт. Если магма не вылилась на по­верхность и выкристаллизовалась на некоторой глубине, образо­вавшиеся породы называются глубинными, или интрузивными. К ним принадлежат гранит, сиенит, диарит, габбро и другие.

Как излившиеся, так и глубинные породы называются первич­ными кристаллическими породами .

В зависимости от формы на поверхности Земли различают не­сколько типов вулканов: везувийские, гавайские, вулканы типа Маор и др. Кроме того, все вулканы в зависимости от их дейст­вия разделяют на действующие и недействующие.

Причиной вулканизма считают горообразовательные процес­сы, в результате которых уменьшается давление пород коры Зем­ли на расплавленную магму в ее недрах при разрывах наиболее тонкой земной коры.

Землетрясения - это движения земной коры, которые вызыва­ются толчками разной силы под действием внутренних сил. Они происходят при нарушении равновесия в земной коре, вследствие чего в массе коры возникает некоторое напряжение, проявляю­щееся в механических толчках, разрывах и трении. Эти толчки передаются по пластам пород на поверхность Земли. Действие землетрясений имеет некоторую связь не только с вулканизмом, но и с горообразованием и тектоническими процессами.

Внутренние (эндогенные) процессы и их влияние на формирование рельефа

Известно, что рельеф формируется под действием внутренних (эндогенных) сил Земли, а моделируется под влиянием внешних (экзогенных) сил. Они действуют постоянно и одновременно. Крупные формы рельефа образовались в результате воздействия внутренних сил Земли, а более мелкие - под воздействием внешних процессов, таких как работа поверхностных вод, выветривание.

Источником внутренних процессов является энергия, образующаяся в глубинах Земли. В недрах планеты происходят распад радиоактивных элементов, дифференциация вещества. «Движущей силой эндогенных процессов является большой круговорот вещества в мантии и литосфере, в результате чего в них происходит разогрев и последующее охлаждение вещества» . Это приводит к изменению объема вещества, и, как следствие, возникают напряжения в земной коре, что приводит к ее перемещениям. Эти движения называются тектоническими. Их результат - возникновение горных систем, нарушения залегания горных пород. Кроме того, вещество мантии поступает к поверхности Земли, проявляются процессы магматизма, которые также оказывают влияние на формирование рельефа.

Таким образом, тектонические движения и магматизм относят к эндогенным процессам.

Тектонические движения различаются по направленности, по скорости проявления, по времени проявления (современные, новейшие, движения отдаленного геологического прошлого). В результате тектонических движений (перемещения земной коры) меняется структура земной коры. Происходит ее смещение, изменяется первичная форма залегания горных пород, могут возникать разрывные нарушения: сбросы, горсты, грабены (рис. 3.7).

Рис. 3.7.

Вертикальными движениями могут быть охвачены различные по площади территории. В результате таких движений не создаются складчатые структуры, а происходят поднятия или опускания поверхности. Если вертикальные движения проявляются на огромной площади, то речь может идти об изменении очертаний материков и океанов (распределении суши и моря), регрессии или трансгрессии моря. Если вертикальные движения проявляются не на столь значительных территориях, то образуются низменности, возвышенности. Такие движения наблюдаются и в настоящее время. Например, установлено, что Скандинавский полуостров медленно поднимается, а южная часть Северного моря, наоборот, опускается.

• 2. Горизонтальные движения ярче всего проявляются в перемещении литосферных плит относительно друг друга, в разломах земной коры, в грабенах.
• 3. Движения земной коры могут быть складчатыми. В этом случае происходит горообразование. Как правило, складчатые движения отличаются интенсивностью, силой и скоростью протекания. В земной коре возникают разломы, трещины. Эти процессы нередко сопровождаются вулканизмом и землетрясениями.
• 4. Землетрясения - внезапные подземные удары, сотрясения, колебания и смещения пластов земной коры. Основная причина - движение литосферных плит. Очаги землетрясений находятся в зонах разломов. Центры землетрясений находятся на достаточно большой глубине - это гипоцентры. Сейсмические волны, расходясь но толще земной коры, вызывают разрушения на земной поверхности. В эпицентре, т.е. месте, которое расположено над гипоцентром, наблюдаются наибольшие разрушения. Теория неомобилизма дает убедительное объяснение землетрясениям. На границах литосферных плит наблюдается активная сейсмическая активность, которая и проявляется в виде землетрясений. Как следствие, происходит образование оползней, лавин, обвалов, трещин в земной коре, облик территории может существенно измениться.
• 5. К внутренним силам Земли относится также и вулканизм - совокупность процессов, связанных с проникновением в земную кору и излиянием на поверхность расплавленной и насыщенной газами минеральной массы - магмы. Излившаяся на поверхность и потерявшая летучие компоненты магма называется лавой. Помимо лавы на поверхность поступают и другие продукты извержения - пепел, камни, различные газы. Они представляют большую опасность для человека и оказывают воздействие на все компоненты географической оболочки. Вулканы имеют весьма простое внутреннее строение, но различаются по внешнему строению. Характер извержения также может быть различным, и этот признак также положен в основу классификации вулканов. Слоистые вулканы имеют правильную конусообразную форму, в их поперечном разрезе выделяются чередующиеся слои лавы и пепла. Вулканы гавайского типа отличает медленное течение лавы, которая и медленно остывает, образуя щитовые покровы. Во влажном климате нередко образуются маары - своеобразные вулканы, извергающие не лаву и пепел, а водяные пары или газы.

В некоторых случаях магма не вырывается на поверхность, а застывает на некоторой глубине. Так образуется лакколит, интрузивное тело. На земном шаре насчитывается 50-600 вулканов (по разным источникам), однако их размещение продиктовано закономерностями: они расположены в зоне контакта литосферных плит, в подвижных участках земной коры. На земном шаре выделяют два пояса, в которых сосредоточена большая часть вулканов (действующих и потухших): Альпийско-Гималайский пояс и Тихоокеанский. При вулканических процессах происходит формирование новых форм рельефа, лавовых плато, нагорий и т.д.

• Любушкина С. Г., Пашкат. К. ВЧернов А. В. Общее землеведение: учебноепособие для студентов вузов, обучающихся по спец. «География». М.: Просвещение, 2004.