ФЕДЕРАЛЬНОЕ  АГЕНТСТВО ПО  ОБРАЗОВАНИЮ 

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования 

"МАТИ"- РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ                          УНИВЕРСИТЕТ имени К. Э. ЦИОЛКОВСКОГО 
 

Кафедра   «Управление качеством и сертификация» 
 

                    КУРСОВАЯ   РАБОТА  

по дисциплине

«Концепции  современного естествознания» 

«Основные положения глобальной тектоники» 
 
 
 
 

                                         Студент: Пашинский Евгений Сергеевич 

                                         Группа: 6УКС-1ДС-213                   

                                         Руководитель: Мареичева Елена Евгеньевна 

Москва   2011 г.

Содержание

Введение 3

1. История Земли 4

2. Свойства Земли: литосфера, ядро, мантия, гидросфера, атмосфера. 8

3. Две концепции причин горообразовательных процессов в земной коре 11

4. Гипотеза А.Вегенера о едином континенте и ее эмпирическое подтверждение 14

5. Тектоника литосферных плит 16

6. Причина их движения 18

7. Значение  тектоники для наук о Земле 18

Вывод 18

Список литературы 18

Введение

     Тектоника плит — современная геологическая теория о движении литосферы. Она утверждает, что земная кора состоит из относительно целостных блоков — плит, которые находятся в постоянном движении друг относительно друга.

     В теории тектоники плит ключевое положение  занимает понятие геодинамической  обстановки — характерной геологической  структуры с определённым соотношением плит. В одной и той же геодинамической  обстановке происходят однотипные тектонические, магматические, сейсмические и геохимические  процессы.

     Актуальность  данной темы обоснована тем, что теория объясняет землетрясения, вулканическую деятельность и горообразование, большая часть которых приурочена к границам плит. Исследование современных тектонических движений необходимо при крупном промышленном и гражданском строительстве (города, порты, ГЭС, водохранилища), эксплуатации месторождений угля, нефти, газа, подземных вод; данные используются при разработке методов прогноза и предупреждения стихийных бедствий (землетрясений, цунами, вулканический деятельности) и так далее.

     Целью предпринятого исследования является изучение основных понятий и положений современной глобальной тектоники.

     Для реализации поставленной цели необходимо решить ряд взаимообусловленных задач:

• рассмотреть историю развития Земли;
• изучить свойства Земли;
• выяснить две концепции причин горообразовательных процессов в земной коре;
• рассмотреть гипотеза А.Вегенера о едином континенте и ее эмпирическое подтверждение;
• исследовать тектонику литосферных плит;
• выяснить причины движения литосферных плит;
• узнать значение тектоники для наук о Земле.

1. История Земли

     Полного и непротиворечивого описания развития ядра и мантии Земли, океанической и  континентальной коры, атмосферы, гидросферы и биосферы, пока что нет.

     Основным  фактором, определившим начальное состояние  Земли, были размеры и химический состав тел, из которых она сформировалась. В начальный период своего существования (от 4,6 до 3,8 млрд. лет) Земля, а равно  и другие планеты земной группы, а также Луна подвергались усиленной  бомбардировке мелкими и крупными телами метеоритов.

     Наиболее  крупные тела, упавшие на Землю, создали  в ней значительные термические  и химические неоднородности, простиравшиеся на тысячи километров, несомненно, оказав существенное влияние на характер ранней эволюции.

     Разрушение  падавших тел приводило к разогреву  вещества, выделению воды и газов, составивших атмосферу и гидросферу планеты. Недра планеты разогревались  за счет выделения тепла не только известными нам теперь в коре естественно-радиоактивными элементами, но и более чем десятком вымерших с тех пор радиоактивных  изотопов, в частности 26Al, 10Be, 36Cl и  др. В результате могло происходить  плавление вещества – полное (в  ядре) или частичное (в мантии).

     Кратерообразование на земной поверхности могло провоцировать излияния магмы с образованием базальтовых полей.

     Так, вероятно, образовалась первичная кора Земли, которая, однако, не сохранилась  на современной ее поверхности, за возможным  исключением относительно небольших фрагментов в более молодой коре континентального типа.

     Эта кора, содержащая в своем составе  уже граниты и гнейсы, правда с меньшим содержанием кремнезема и калия, чем в нормальных гранитах, т. е. еще не вполне зрелая, появилась на рубеже около 3,8 млрд. лет и известна нам по обнажениям в пределах кристаллических щитов практически всех континентов.

     Более поздние этапы эволюции земной коры удается проследить по данным накопления осадочных пород, палеонтологической летописи (окаменелости, остатки жизнедеятельности  древних организмов), палеомагнитным данным (остаточная намагниченность  лав магнитным полем Земли  в момент их затвердевания) и методами изотопной геохронологии.

     Исследуемая этими методами история Земли  разделена на три больших отрезка  времени: архей (4500 - 2600 миллионов лет  назад), протерозой (2600 - 570 млн. лет) и  фанерозой (570 млн. лет - до настоящего времени).

     Как бы то ни было, 3,5 млрд. лет назад на площади современных континентов  широкое распространение получила “серогнейсовая” кора, названная так по преобладающему типу слагающих ее пород. В России она известна на Кольском полуострове, в Сибири, в частности, в бассейне р. Алдана, в Украине – к югу от среднего течения Днепра.

     На  следующем этапе, в архее, эта  еще довольно тонкая и пластичная кора под влиянием растяжения испытала многочисленные разрывы сплошности. Через эти разрывы к поверхности устремилась базальтовая магма, заполнившая прогибы длиной в сотни и шириной на многие десятки километров, известные под названием зеленокаменных поясов.

     Дальнейшее  развитие зеленокаменных поясов заключалось  в накоплении обломочных осадков, свидетельствующих  об образовании гористого рельефа.

     После смены нескольких поколений зеленокаменных поясов архейский этап эволюции земной коры завершился в эпоху 3,0–2,5 млрд. лет назад массовым проявлением  гранитообразования. Теперь это были уже нормальные граниты с преобладанием K₂O над Na₂O.

     Так сформировалась зрелая континентальная  кора на большей части площади  современных материков.

     Однако  и эта кора оказалась недостаточно устойчивой: в начале протерозойской эры она испытала дробление. Возникла планетарная сеть разломов и трещин, заполнявшихся дайками магматических  пород (одна из них – Великая дайка  Зимбабве – имеет в длину более 500 км и в ширину до 10 км). Их эволюция привела к созданию 2,0–1,7 млрд. лет  назад складчатых систем, вновь спаявших обломки архейской континентальной  коры.

     В итоге к концу раннего протерозоя, к рубежу 1,7 млрд. лет назад, зрелая континентальная кора существовала уже на 60–80% (по разным оценкам) площади  ее современного распространения. Более  того, существует представление, подтверждаемое палеомагнитными данными, о том, что на  этом рубеже вся континентальная  кора составляла единый массив – суперконтинент Мегагею (“большую землю”).

     На  другой стороне земного шара континенту должен был противостоять океан  – предшественник современного Тихого океана – Мегаталасса (“большое море”).

     В катархее и начале архея появились первые следы жизни – бактерии и водоросли, а в позднем архее получили распространение водорослевые известковые постройки – строматолиты. В позднем архее началось, а в раннем протерозое завершилось коренное изменение состава атмосферы: под влиянием жизнедеятельности растений в ней появился свободный кислород, в то время как катархейская и раннеархейская  атмосфера состояла из водяного пара, CO₂, CO, CH₄, N₂, NH₃ и H₂S с примесью HCl, HF и инертных газов.

     На  следующем этапе развития Земли, в позднем протерозое (1,7–0,6 млрд. лет назад), Мегагея стала постепенно подвергаться раскалыванию, которое резко усилилось в конце протерозоя.

     Следами этого процесса являются протяженные  континентальные рифтовые системы, погребенные в основании осадочного чехла древних платформ, но важнейшим его результатом было образование обширных межконтинентальных геосинклинальных поясов – Северо-Атлантического, Средиземноморского, Урало-Охотского, разделивших континенты Северной Америки, Восточной Европы, Восточной Азии, и наиболее крупный обломок Мегагеи – южный суперконтинент Гондвану.

     Фанерозой разделен на три эры:

- палеозойскую;

- мезозойскую;

- кайнозойскую.

     Периоды палеозойской эры: (здесь и далее  начала периодов указаны в миллионах  лет)

- кембрийский  (570);

- ордовикский  (480);

- силурийский  (435);

- девонский  (405);

- каменноугольный  (350);

- пермский (285).

     Периоды мезозойской эры:

- триасовый  (230),

- юрский (190),

- меловой  (135).

     Периоды кайнозойской эры:

- палеогеновый (65),

- неогеновый (23),

- четвертичный (1,7).

     Даты  границ периодов постоянно уточняются, а в 2004 году международная комиссия по стратиграфии (ICS) впервые за 120 лет  добавила в геохронологическую шкалу  Земли новый геологический период - Эдиакарский. Он будет являться частью неопротерозойской эры и охватывать временной отрезок истории нашей планеты от 600 до 542 миллионов лет назад.

     Название  нового периода происходит от холмов Эдиакара в южной Австралии, горные породы которых будут являться стратотипом для этого геологического отрезка времени. Эдикарский период начинается в конце последнего ледникового периода так называемой "Замороженной Земли", когда примерно 600-700 миллионов лет назад планета пережила серию глобальных оледенений.

     Эти пояса подвергались расчленению  на окраинные моря и островные  дуги, в них формировались складчатые горные системы.

     К концу палеозоя межконтинентальные геосинклинальные пояса полностью  замкнулись и заполнились складчатыми  системами. В результате отмирания Северо Атлантического пояса континент Северной Америки сомкнулся с Восточно-Европейским, а последний, после завершения развития Урало-Охотского пояса, – с Сибирским, Сибирский – с Китайско-Корейским.

     В итоге образовался суперконтинент Лавразия; отмирание западной части  Средиземноморского пояса привело  к его объединению с южным  суперконтинентом –  Гондваной –  в одну континентальную глыбу, названную  Пангеей. Восточная часть Средиземноморского пояса в конце палеозоя – начале мезозоя превратилась в огромный залив Тихого океана, по периферии которого также поднялись горные сооружения.

     Последний крупный этап развития структуры  земной коры охватывает мезозойскую  и кайнозойскую эры. Это был этап становления современных океанов  и  обособления современных континентов.

     В начале этапа, в триасе, еще существовала Пангея, но уже в ранней юре она снова раскололась на Лавразию и Гондвану вследствие возникновения широтного океана Тетис, протянувшегося от Центральной Америки до Индокитая и Индонезии; на западе и на востоке он смыкался с Тихим океаном. Этот океан включал и Центральную Атлантику.

     Отсюда  в конце юры процесс раздвига распространился к северу, создав в течение мела и раннего палеогена Северную Атлантику и, начиная с палеогена, Евразийский бассейн Северного Ледовитого океана. В итоге Северная Америка отделилась от Евразии. В поздней юре началось формирование Индийского океана, и с начала мела стала раскалываться с юга Южная Атлантика; это означало начало распада Гондваны, существовавшей как единое целое в течение всего палеозоя.

     В конце мела Северная Атлантика соединилась  с Южной, отделив Африку от Южной  Америки.

     Таким образом, к концу палеогена оформились все современные океаны, обособились  все современные континенты, и  лик Земли приобрел вид, в основном  близкий к нынешнему. Однако еще не существовало современных горных систем – поздний мел и ранний  палеоген, до 40 млн. лет до н. э., характеризовались выровненным рельефом почти на всей площади суши.

     С олигоцена началось горообразование, достигшее своей  кульминации  в конце миоцена – плиоцене – антропогене, т. е. в последние 5 млн. лет.

     В конце неогена и в антропогене  высокие широты обоих полушарий  были охвачены мощным материковым оледенением,  реликтами которого являются ледниковые шапки Антарктиды и Гренландии. Это  было третье крупное оледенение в  фанерозое: первое имело место в позднем ордовике,  второе в конце карбона – начале перми; оба они были приурочены к Гондване.

     И оставалось много миллионов лет  до первых построек на берегу реки Кумы. 

2. Свойства Земли: литосфера, ядро, мантия, гидросфера, атмосфера.

     Литосфера(от греч. lithos – камень и sphaira – шар) – оболочка «твердой» Земли. Она включает три концентрические оболочки, называемые земной корой, мантией и ядром. Земная кора и верхняя мантия представляют собой твердые тела, внешняя часть ядра ведет себя как жидкая среда, а внутренняя – как твердое тело. Сейсмологи относят к литосфере земную кору и верхнюю часть мантии. Основание литосферы расположено на глубинах от 100 до 160 км на контакте с астеносферой (зоной пониженной твердости, прочности и вязкости в пределах верхней мантии, состоящей предположительно из расплавленных пород). 

     Земная  кора – тонкая внешняя оболочка Земли средней мощностью 32 км. Наиболее тонкая она под океанами (от 4 до 10 км), а наиболее мощная – под материками (от 13 до 90 км). На кору приходится примерно 5% объема Земли.

       Различают континентальную и  океаническую земную кору.

Существуют  также районы с корой переходного  типа, где океаническая кора медленно превращается в континентальную  или, наоборот, часть континентальной  коры преобразуется в океаническую.

     Около трети земной поверхности составляет суша, состоящая из шести материков (Евразии, Северной и Южной Америки, Австралии и Антарктиды), островов и групп островов (архипелагов). Большая часть суши расположена в Северном полушарии. Взаимное расположение материков менялось на протяжении геологической истории. Около 200 млн. лет назад материки располагались в основном в Южном полушарии и образовывали гигантский суперконтинент Гондвану.

     Высота  поверхности земной коры существенно  различается от района к району: самая высокая точка на Земле  – гора Джомолунгма (Эверест) в Гималаях (8848 м над уровнем моря), а самая  низкая – на дне впадины Челленджер в Марианском желобе вблизи Филиппин (11 033 м ниже у.м.). Около 58% земной поверхности приходится на глубоководные (3–5 км) океанические бассейны, а 13% – на довольно мелководный континентальный шельф и переходные области. Бровка шельфа обычно расположена на глубине ок. 200 м

     Установлено, что земная кора состоит из твердых  горных пород. Исключение составляют привулканические зоны, где существуют очаги расплавленных пород, или магмы, которые изливаются на поверхность в виде лавы. В целом породы земной коры примерно на 75% состоят из кислорода и кремния и на 13% – из алюминия и железа. Сочетания этих и некоторых других элементов образуют минералы, входящие в состав горных пород. Иногда в земной коре обнаруживаются в значительных концентрациях имеющие важное хозяйственное значение отдельные химические элементы и минералы. К ним относятся углерод (алмазы и графит), сера, руды золота, серебра, железа, меди, свинца, цинка, алюминия и других  металлов.

     Мантия – оболочка «твердой» Земли, расположенная под земной корой и простирающаяся примерно до глубины 2900 км. Она подразделяется на верхнюю (мощностью ок. 900 км) и нижнюю (мощностью ок. 1900 км) мантию и состоит из плотных зеленовато-черных железо-магниевых силикатов (перидотита, дунита, эклогита). В условиях поверхностных температур и давлений эти породы примерно вдвое жестче, чем гранит, а на больших глубинах становятся пластичными и медленно текут. Благодаря распаду радиоактивных элементов (особенно изотопов калия и урана) мантия постепенно нагревается снизу. Иногда в процессе горообразования блоки земной коры погружаются в мантийное вещество, где они плавятся, а затем во время вулканических извержений вместе с лавой выносятся на поверхность.

     Ядро Земли делится на внешнее и внутреннее. Первое из них начинается примерно на глубине 2900 км и имеет мощность около 2100 км. Граница нижней мантии и внешнего ядра известна как слой Гутенберга. В его пределах продольные волны замедляются, а поперечные вообще не распространяются. Это свидетельствует о том, что внешнее ядро ведет себя как жидкость, поскольку поперечные волны не способны распространяться в жидкой среде. Полагают, что внешнее ядро состоит из расплавленного железа, имеющего плотность от 8 до 10 г/см³. Внутреннее ядро радиусом около 1350 км рассматривается как твердое тело, т.к. скорость распространения в нем сейсмических волн вновь резко возрастает. Внутреннее ядро, по-видимому, состоит почти полностью из элементов, имеющих очень высокую плотность, – железа и никеля.

     Гидросфера представляет собой совокупность всех природных вод на земной поверхности и вблизи нее. Ее масса – менее 0,03% массы всей Земли. Почти 98% гидросферы составляют соленые воды океанов и морей, покрывающих около 71% земной поверхности. Около 4% приходится на материковые льды, озерные, речные и подземные воды, немного воды содержится в минералах и в живой природе.

     Четыре  океана (Тихий – самый большой  и глубокий, занимающий почти половину земной поверхности, Атлантический, Индийский  и Северный Ледовитый) вместе с морями образуют единую акваторию – Мировой  океан. Однако океаны неравномерно распределены на Земле и сильно различаются  по глубине. Подводным продолжением материков являются довольно мелководные  континентальные шельфы, занимающие большие площади у берегов  Северной Америки, восточной Азии и  северной Австралии и полого спускающиеся по направлению к открытому океану. Край шельфа (бровка) обычно резко обрывается при переходе к континентальному склону, первоначально круто падающему, а затем постепенно выравнивающемуся в зоне континентального подножья, которое сменяется глубоководным ложем со средними глубинами 3700–5500 м. Континентальный склон обычно изрезан глубокими подводными каньонами, часто являющимися морским продолжением крупных речных долин. По периферии Тихого океана и вдоль молодых островных дуг Атлантического и Индийского океанов имеются желоба глубиной более 11 км.

     Атмосфера – воздушная оболочка Земли, состоящая из пяти концентрических слоев – тропосферы, стратосферы, мезосферы, термосферы и экзосферы. Реальная верхняя граница атмосферы отсутствует. Внешний слой, начинающийся примерно на высоте 700 км, постепенно разреживается и переходит в межпланетное пространство. Кроме того, существует еще магнитосфера, пронизывающая все слои атмосферы и простирающаяся далеко за ее пределы.

     Атмосфера состоит из смеси газов: азота (78,08% ее объема), кислорода (20,95%), аргона (0,9%), диоксида углерода (0,03%) и редких газов  – неона, гелия, криптона и ксенона (в сумме 0,01%). Почти всюду близ земной поверхности присутствует водяной  пар. В атмосфере городов и  промышленных районов обнаруживаются повышенные концентрации сернистого ангидрида, углекислого и угарного газов, метана, фтористого углерода и других газов  антропогенного происхождения .

     Тропосфера – слой атмосферы, в котором формируется погода. В умеренных широтах она простирается примерно до высоты 10 км.

     Стратосфера расположена в диапазоне от 10 до 50 км над уровнем моря. Для нее характерны довольно постоянные ветры и температуры (в среднем ок. –50° С) и редкие перламутровые облака, образованные кристаллами льда.

     Мезосфера – слой атмосферы, расположенный в интервале высот от 50 до 80 км. В ее пределах температура постепенно понижается примерно от 0° C у нижней границы до –90° С (иногда до –110° С) у верхней границы – мезопаузы.

     Термосфера – высокие слои атмосферы примерно от 80 до 700 км, в которых повышается температура. Поскольку атмосфера здесь разрежена, тепловая энергия молекул – главным образом кислорода – низкая, а температуры зависят от времени суток, солнечной активности и некоторых других факторов. В ночное время температуры меняются примерно от 320° C в периоды минимальной солнечной активности до 2200° C во время пиков солнечной активности.

     Экзосфера – самый верхний слой атмосферы, начинающийся на высотах около 700 км, где атомы и молекулы находятся настолько далеко одни от других, что сталкиваются весьма редко. Это так называемый критический уровень, на котором атмосфера перестает вести себя как обычный газ, а атомы и молекулы перемещаются в гравитационном поле Земли как спутники. В этом слое главными компонентами атмосферы являются водород и гелий – легкие элементы, которые в конечном счете улетучиваются в космическое пространство.

3. Две концепции причин горообразовательных процессов в земной коре

     Литосфера, атмосфера, гидросфера контактируют в  зоне верхней границы земной коры, где вместе с биосферой формируют  наиболее сложную и активную реакционную  сферу Земли. Именно здесь и в  тектоносфере осуществляются процессы, создающие земную кору и изменяющие ее строение и состав. Эти процессы называются геологическими. Геологические процессы, энергетически связанные с тектоносферой, называют эндогенными (внутренними), с верхней реакционной сферой – экзогенными (внешними).

     Экзогенные  процессы развиваются на поверхности Земли и в приповерхностных слоях земной коры. Главными причинами, вызывающими эти процессы, являются: лучистая энергия Солнца, притяжение Солнца и Луны, поступление вещества из Космоса. Важнейшими экзогенными процессами являются выветривание и круговорот воды. Выветривание заключается в разрушении горных пород и минералов под действием физических и химических факторов. Прежде всего это нагревание и охлаждение, химическое воздействие на горные породы кислорода, углекислого газа, водяных паров и водных растворов. Физическое и химическое выветривание производят и представители биосферы.

     Воды, выпавшие в виде атмосферных осадков  на континент, частично испаряются. Часть  их формирует ручьи, реки, накапливается  в виде льда и снега в зонах  сурового климата, фильтруется в  землю, образуя ниже земной поверхности  залежи подземных вод. И вода, и  снег, и лед выполняют огромную разрушительную работу, в результате которой горные породы измельчаются и испытывают глубокое преобразование изначального минерального и химического  состава. И твердые обломки, и  растворенное вещество транспортируются к месту их накопления (аккумуляции). Таким образом, все экзогенные процессы осуществляются по схеме: разрушение транспортировка аккумуляция. Основными экзогенными процессами являются геологическая деятельность ветра, рек, дождевых, талых и подземных вод, морей, океанов, озер, болот, ледников, а также процессы, осуществляющиеся в мерзлых породах. В разрушительную стадию всех перечисленных процессов создается осадочный материал, который накапливается как на суше, так и в водоемах, причем в водоемах аккумулируется большая его часть. Осаждаясь на дне водоемов, осадочный материал формирует осадочную толщу. Это процесс осадконакопления, или седиментации. В составе осадочной толщи различаются отдельные слои. Каждый слой фиксирует какие-либо изменения в условиях накопления осадочной толщи.