Причины оледенений, оледенения в истории Земли
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ГОУ ВПО ВГУ)
Геологический факультет
Кафедра общей геологии и геодинамики
Курсовая работа по теме:
«Причины оледенений,
оледенения в истории Земли».
(специальность геофизика) Волкодавов А.В.
Руководитель Сиротин
Воронеж 2012
Оглавление.
Введение.
1. Причины возникновения оледенений.
2. Древние оледенения.
2.1 Протерозойские и палеозойские материковые оледенения в истории Земли.
2.2 Кайнозойская ледниковая эра.
3. Кайнозойская ледниковая эра.
4. Следы древних оледенений (тиллиты).
5. Четвертичные
оледенения на территории
6. Гипотезы о причинах оледенения.
Заключение.
Список литературы.
Введение.
Цель:
Изучить основные ледниковые эпохи в истории Земли и их роль в формировании современного ландшафта.
Актуальность:
Актуальность и значимость данной темы определяется тем, что ледниковые эпохи не так хорошо изучены для полного подтверждения о существовании на нашей Земле.
Задачи:
– провести литературный обзор;
– установить основные ледниковые эпохи;
– получение подробных данных о последних четвертичных оледенениях;
- установить основные причины оледенений в истории Земли.
Ледниковый период — интервал времени с характерной продолжительностью в несколько миллионов лет, в течение которого на фоне общего относительного похолодания климата происходят неоднократные резкие разрастания материковых ледниковых покровов — ледниковые эпохи, которые чередуются с относительными потеплениями — эпохами сокращения оледенения (межледниковьями). Внутри отдельной ледниковой эпохи иногда выделяются интерстадиалы — периоды более мягкого климата.
Периоды похолодания климата, сопровождающиеся формированием континентальных ледниковых покровов, являются повторяющимися событиями в истории Земли. Интервалы холодного климата, в течение которых образуются обширные материковые ледниковые покровы и отложения длительностью в сотни миллионов лет, именуются ледниковыми эрами; в ледниковых эрах выделяются ледниковые периоды длительностью в десятки миллионов лет, которые, в свою очередь, состоят из ледниковых эпох — оледенений (гляциалов), чередующихся с межледниковьями (интергляциалами).
1. Причины возникновения оледенений.
Существует несколько
гипотез о причинах возникновения
оледенений. Факторы, положенные в основу
этих гипотез, можно подразделить на
астрономические и
1. Изменение наклона земной оси
2. Отклонение Земли от ее орбиты в сторону удаления от Солнца
3. Неравномерное тепловое излучение Солнца.
К геологическим факторам относят процессы горообразная, вулканическую деятельность, перемещение материков.
Каждая из гипотез имеет свои недостатки. Так гипотеза, связывающая оледенение с эпохами горообразования, не объясняет отсутствие оледенения в мезозое, хотя в эту эр горообразовательные процессы были достаточно активны.
Активизация вулканической деятельности, по мнению одних ученых, приводит к потеплению климата на земле, по мнению других к похолоданию. Согласно гипотезе перемещения материков огромные участки суши на протяжении истории развития земной коры периодически переходили из области теплого климата в области холодного климата, и наоборот.
Причина или причины
ледниковых эпох нераздельно связаны
с более широкими проблемами глобальных
климатических изменений, имевших
место на протяжении истории Земли. Время от времени происходили значительные
смены геологических и биологических
обстановок. Растительные остатки, слагающие
мощные угольные пласты Антарктиды, конечно,
накапливались в климатических условиях,
отличных от современных. Сейчас в Гренландии
не растут магнолии, но они обнаружены
в ископаемом состоянии. Ископаемые остатки
песца известны из Франции - далеко к югу
от современного ареала этого животного.
Во время одного из плейстоценовых межледниковий
мамонты заходили на север вплоть до Аляски.
Провинцию Альберта и Северо-Западные
территории Канады в девоне покрывали
моря, в которых было много крупных коралловых
рифов. Коралловые полипы прекрасно развиваются
лишь при температуре воды выше 21. С, т.е.
значительно более высокой, чем современная
средняя годовая температура на севере
Альберты.
Следует иметь в виду, что начало всех
великих оледенений определяется двумя
важными факторами. Во-первых, на протяжении
тысячелетий в годовом ходе осадков должны
доминировать обильные продолжительные
снегопады. Во-вторых, в районах с таким
режимом осадков температуры должны быть
настолько низкими, чтобы летнее снеготаяние
сводилось к минимуму, а фирновые поля
увеличивались из года в год до тех пор,
пока не станут формироваться ледники.
Обильная аккумуляция снега должна превалировать
в балансе ледников на протяжении всей
эпохи оледенения, так как если абляция
превысит аккумуляцию, оледенение пойдет
на убыль.
Оледенения – результат сочетания нескольких событий, одни из которых играют основную роль, а другие – роль “спускового” механизма. Замечено, что все великие оледенения нашей планеты совпадали с крупнейшими горообразовательными эпохами, когда рельеф земной поверхности был наиболее контрастным. Площадь морей уменьшилась. В этих условиях колебания климата стали более резкими. Горы высотой до 2000 м, возникшие в Антарктиде, т.е. непосредственно на Южном полюсе Земли, стали первым очагом образования покровных ледников. Оледенение Антарктиды началось более 30 млн. лет назад. Возникновение там ледника сильно увеличило отражательную способность, что в свою очередь привело к понижению температуры. Постепенно ледник Антарктиды рос как по площади, так и в толщину, и его влияние на тепловой режим Земли все увеличивалось. Температура льда медленно снижалась. Антарктический материк стал огромнейшим аккумулятором холода на планете. В изменение климата Северного полушария большой вклад внесло формирование огромных плато в Тибете и в западной части Северо-Американского континента.
Становилось все холоднее и холоднее и примерно 3 млн. лет назад климат Земли в целом стал настолько холодным, что периодически стали наступать ледниковые эпохи, во время которых ледниковые покровы захватывали большую часть северного полушария. Горообразовательные процессы являются необходимым, но еще недостаточным условием возникновения оледенения. Средние высоты гор сейчас не ниже, а может быть, даже выше тех, какие были во время оледенения. Однако сейчас площадь ледников относительно невелика. Необходима какая-то дополнительная причина непосредственно вызывающая похолодание.
Следует подчеркнуть, что
для возникновения крупного оледенения
планеты не требуется сколько-нибудь
значительного понижения
2. Древние оледенения.
Идеи о древних оледенениях гор были высказаны еще в конце XVIII века, а о прошлом оледенении равнин умеренных широт — в первой половине XIX века. Теория древнего оледенения не сразу завоевала признание среди ученых. Еще в начале XIX века во многих местах земного шара находили штрихованные валуны горных пород явно не местного происхождения, но что их могло принести, ученые не знали. В
1830 году английский исследователь
Ч. Лайель выступил со своей
теорией, в которой и разнос
валунов, и штриховку скал
Продолжительность ледниковых эр на Земле составляет не менее трети всего времени ее эволюции за последние 2,5 млрд, лет. А если учесть длительные начальные фазы зарождения оледенения и его постепенной деградации, то эпохи оледенения займут почти столько же времени, сколько и теплые, безледные, условия. Последний из ледниковых периодов начался почти миллион лет назад, в четвертичное время, и ознаменовался обширным распространением ледников — Великим оледенением Земли. Под мощными покровами льда оказались северная часть Северо-Американского континента, значительная часть Европы, а возможно, также и Сибирь. В Южном полушарии подо льдом, как и сейчас, находился весь Антарктический материк. В период максимального распространения четвертичного оледенения ледники покрывали свыше 40 млн. км2 — около четверти всей поверхности материков. Крупнейшим в Северном полушарии был Североамериканский ледниковый щит, достигавший в толщину 3,5 км. Под ледниковым покровом толщиной до 2,5 км оказалась вся северная Европа. Достигнув наибольшего развития 250 тыс. лет назад, четвертичные ледники Северного полушария стали постепенно сокращаться. Оледенение не было непрерывным на протяжении всего четвертичного периода. Существуют геологические, палеоботанические и другие доказательства того, что за это время ледники по крайней мере трижды совершенно исчезали, сменяясь эпохами межледниковья, когда климат был теплее современного. Однако на смену этим теплым эпохам приходили похолодания, и ледники распространялись вновь. Сейчас мы живем, по-видимому, в конце четвертой эпохи четвертичного оледенения. Совсем не так, как в Северном полушарии, развивалось четвертичное оледенение Антарктиды. Оно возникло за много миллионов лет до того времени, как появились ледники в Северной Америке и Европе. Помимо климатических условий этому способствовал издавна существовавший здесь высокий материк. В отличие от древних ледниковых покровов Северного полушария, которые то исчезали, то возникали вновь, Антарктический ледниковый покров мало изменялся в своих размерах. Максимальное оледенение Антарктиды было больше современного всего в полтора раза по объему и ненамного больше по площади.
2.1 Протерозойские и палеозойские материковые оледенения в истории Земли.
В истории Земли выделяются следующие ледниковые эры:
- Раннепротерозойская — 2,5—2 млрд лет назад
- Позднепротерозойская — 900—630 млн лет назад
- Палеозойская — 460—230 млн лет назад
- Кайнозойская — 65 млн лет назад — настоящее время
Протерозойская ледниковая эра
Протерозой – от греч. слова протерос – первичный, зоэ – жизнь. Протерозойская эра – геологический период в истории Земли, включающий историю образования горных пород различного происхождения от 2,6 до 1,6 млрд. лет. Период в истории Земли, который характеризовался развитием простейших форм жизни одноклеточных живых организмов от прокариотов к эукариотам, которые позже в результате так называемого эдиакарского «взрыва» эволюционировали в многоклеточные организмы.
Раннепротерозойская ледниковая эра
Это самое древнее, зафиксированное в геологической истории, оледенение проявилось в конце протерозоя на границе с вендом и ледник покрывал большую часть континентов на экваториальных широтах. На самом деле это было не одно, а череда оледенений и межледниковых периодов. Поскольку считается, что распространению оледенения ничто не может препятствовать из-за роста альбедо (отражение солнечного излучения от белой поверхности ледников), то, как полагают, причиной последующего потепления может служить, например, увеличение в атмосфере количества парниковых газов за счет, повышения вулканической активности, сопровождающейся, как известно выбросами огромного количества газов.
Позднепротерозойская ледниковая эра
Выделена под названием лапландского оледенения на уровне вендских ледниковых отложений 670—630 млн. лет назад. Эти отложения обнаружены в Европе, Азии, Западной Африке, Гренландии и Австралии. Палеоклиматическая реконструкция ледниковых образований этого времени предполагает, что Европейский и Африканский ледовые континенты того времени представляли собой единый ледниковый щит.
Палеозойская ледниковая эра.
Палеозой – от слова палеос – древний, зоэ – жизнь. Палеозойская эра. Геологическое время в истории Земли охватывающее 320-325 млн. лет. С возрастом ледниковых отложений 460 – 230 млн. лет включает позднеордовикский – раннесилурийский (460—420 млн. лет), позднедевонский (370—355 млн. лет) и каменноугольно-пермский ледниковый периоды (275 – 230млн. лет). Межледниковье этих периодов характеризуется теплым климатом, который способствовал бурному развитию растительности. В местах их распространения позже сформировались крупные и уникальные угольные бассейны и горизонты нефтяных и газовых месторождений.
Позднеордовикский – раннесилурийский ледниковый период.
Ледниковые отложения этого времени, называемого сахарскими (по названию современной Сахары). Были распространены на территории современной Африки, Южной Америки, восточной части Северной Америки и Западной Европы. Этот период характеризуется образованием ледникового щита на большей части северной, северо-западной и западной Африки, включая Аравийский полуостров. Палеоклиматические реконструкции предполагают, что толщина сахарского ледового щита достигала не менее 3 км и по площади сродни современному леднику Антарктиды.
Позднедевонский ледниковый период
Ледниковые отложения этого периода обнаружены на территории современной Бразилии. Ледниковая область простиралась от современного устья р. Амазонки к восточному побережью Бразилии, захватывая район Нигера в Африке. В Африке в Северном Нигере залегают тиллиты (ледниковые отложения), которые сопоставимы с бразильскими. В целом ледниковые области протягивались от границы Перу с Бразилией к северному Нигеру, диаметр района более 5000 км. Южный полюс в позднем девоне, по реконструкции П. Мореля и Э. Ирвинга, находился в центре Гондваны в Центральной Африке. Ледниковые бассейны расположены на приокеанической окраине палеоконтинента в основном в высоких широтах (не севернее 65-й параллели). Судя по тогдашнему высокоширотному континентальному положению Африки, можно предположить возможное повсеместное развитие мерзлых пород на этом континенте и, кроме того, на северо-западе Южной Америки.
Каменноугольно-пермский ледниковый период
Свое распространение получил на территории современной Европы, Азии. В течение карбона происходило постепенное похолодание климата, достигшее кульминации около 300 млн. лет назад. Этому способствовало сосредоточение большей части континентов в южном полушарии и образование суперконтинента Гондвана, формирование крупных горных цепей и изменение океанических течений. В карбоне – перми на большей части Гондваны существовали ледниковые и перигляциальные условия.
Центр континентального
ледникового покрова
3. Кайнозойская ледниковая эра.
Кайнозойская ледниковая эра (30 млн. лет назад — настоящее время) — недавно начавшаяся ледниковая эра.
Настоящее время —
голоцен, начавшийся ≈ 10000 лет назад,
характеризуется как
Геологи подразделяют кайнозой на два периода: третичный (65 - 2 млн. лет назад) и четвертичный (2 млн. лет назад - наше время), которые в свою очередь разбиваются на эпохи. Из них первый гораздо продолжительней второго, зато второй - четвертичный - имеет ряд уникальных черт; это время ледниковых периодов и окончательного формирования современного лика Земли.
4. Следы древних оледенений (тиллиты)
Тиллиты — древние морены, представляющие собой грубообломочные,
неотсортированные осадочные образования,
подвергшиеся уплотнению, а иногда и метаморфизму. Доказательствами ледникового происхождения
тиллитов служат: широкий спектр вещественного
и гранулометрического
составов, слабая сортировка компонентов, разнообразная
степень окатанности и округлённости, присутствие валунов в форме утюга, гляциодислокации, штрихованные
грани обломков, отполированные поверхности
со штрихами и бороздами, наличие т.н. варвитов
(тонкополосчатых пород), переход от грубообломочных
пород к ледниковым морским отложениям.
Различают тиллиты морские (т.н. акватиллиты),
образовавшиеся в результате ледового
разноса и отложения в море, и континентальные,
состав которых отражает подстилающие
движущийся ледник материнской породы (что позволяет установить
область сноса и направление движения
ледника).
Тиллиты — свидетели древних оледенений;
они известны с раннего протерозоя и очень
широко распространены в отложениях позднего
протерозоя почти всех континентов. Их горизонты встречены среди верхнерифейских толщ
Восточно-Европейской платформы, в позднепротерозойских отложениях Тянь-Шаня и Среднего Урала, Северо-Западного и Южного Китая, Австралии и Африки, Скандинавии и Южной Америки. Известны также ледниковые образования
в верхнем ордовике Африки, в верхнем карбоне
и перми Южных материков. Мощность тиллитов достигает десятков
и сотен метров. Тиллиты широко используются
для решения задач стратиграфии, палеогеографии (палеоклиматологии), а также для прогнозирования
месторождений ряда полезных ископаемых (например, железных руд).
Тиллитами геологи называют обломочные горные породы, сильно уплотненные, иногда метаморфизированные (перекристаллизовавшиеся), с включениями крупных и мелких валунов. «Настоящие» тиллиты отличаются от других, похожих на них пород главным образом тем, что в них встречаются валуны, имеющие «ледниковую штриховку» или утюгообразную форму, и валуны «чуждых» пород (такие, каких нет в непосредственной близости от места залегания тиллитов). Довольно часто тиллиты лежат на так называемых ледниковых мостовых — коренных породах, покрытых штриховкой, образовавшейся при движении ледников. По всем этим признакам тиллиты стали считать образованиями древних, дочетвертичных ледниковых эпох. Такая точка зрения была общепринятой многие десятилетия и давала основание каждому геологу; который находил где-либо подобные образования, утверждать без особых доказательств, что в данном районе обнаружены следы древнего оледенения. В результате получилось, что «следы оледенения» нашли на всем земном шаре, даже на экваторе. Г. Ф. Лунгерсгаузен, ученый, который долгие годы занимался тем, что пытался определить и доказать периодичность великих оледенений на Земле, писал: «Насколько позволяют судить факты, относящиеся к древнейшим, дочетвертичным оледенениям, продолжительность ледниковых эпох измерялась миллионами лет, достигая в отдельных случаях десяти миллионов, быть может, даже больше». Поздний протерозой, по мнению Лунгерсгаузена, «...был отмечен оледенением мирового масштаба, даже более широкого, нежели пермокарбоновое оледенение эпохи Двайка», а последнее оледенение, которое чаще называют гондванским, якобы охватывало чуть ли не все южное полушарие Земли. Проанализировав расположение тиллитов в наиболее древних архейских слоистых толщах Африки, другой ученый, А. Дю Тойт, пришел к выводу, что 2—3 миллиарда лет назад продолжительные «ледниковые антракты» в Африке были «весьма закономерным явлением». Однако есть и такие работы, в которых оспаривается ледниковое происхождение многих тиллитов. Так, академик Д. В. Наливкин и некоторые другие геологи отмечали, что иногда за «ледниковые» отложения, по-видимому, принимались накопления древних селевых (грязе-каменных) горных потоков или ископаемые образования обвалов в предгорных областях. Было высказано предположение (В. Н. Григорьев, М. А. Семихатов, И. В. Хворова, Б. М. Келлер), что ряд тиллитов скорее всего следует считать продуктом подводных оползней и т. д. Ученые взяли под сомнение «ледниковое происхождение» даже тех тиллитов, которые лежат на ледниковых мостовых. По поводу одной из таких «мостовых» академик Наливкин писал, и не где-нибудь, а в учебном пособии, что отшлифованная поверхность, которую нередко считают отшлифованным ложем ледника, на самом деле может быть плоскостью скольжения по тектоническому разрыву. Однако то, что главная масса тиллитов на Земле образовалась в процессе древних оледенений, сомнений и споров не вызывало. Если считать тиллиты ледниковыми образованиями и, судя по их распространенности, делать вывод о том, какие территории были покрыты ледником, то получается, что в прошлые эпохи и особенно в докембрии (три—два с половиной миллиарда лет назад) оледенения возникали без какой-либо закономерности и покрывали Землю от полюсов до экватора.
5. Четвертичные оледенения на территории России и Европы.
Четвертичное оледенение — оледенение в четвертичном периоде, вызванное понижением температуры, начавшимся еще в конце неогенового периода. В горах Европы, Азии, Америки начали увеличиваться ледники, стекавшие на равнины, на Скандинавском полуострове образовалась постепенно расширявшаяся ледяная шапка, наступавшие льды оттесняли обитавших там животных и растения к югу.
От более древних периодов четвертичный отличается рядом особенностей. Во-первых, необычайно малой длительностью периода — 1,65 млн. лет — по сравнению с более древними, что, впрочем, естественно в связи с его незавершенностью. Во-вторых, присутствием в отложениях четвертичной системы остатков человека и его культуры. В-третьих, резкими и многократными изменениями климата, а значит, и природных условий в целом и особенностей денудации и осадконакопления. Похолодания приводили к периодическому возникновению в полярных и приполярных областях покровных оледенений, горных оледенений в умеренном поясе и развитию увлажнения в низких широтах. В эпохи потеплений и межледниковий площади, покрытые льдом, сокращались, а в низких широтах усиливалась засушливость. В-четвертых, осадочный чехол, сформированный в течение четвертичного времени, имеет повсеместное распространение как на поверхности суши, так и на дне морей и океанов. В-пятых, осадочным образованиям четвертичного возраста свойственны сложное, строение разреза, пестрота фаций и быстрая изменчивость литологического состава," относительная кратковременность формирования и небольшая мощность при сравнительно высокой скорости осадконакопления.
В течение четвертичного периода обширное материковое оледенение охватило Северное полушарие. Центрами оледенений стали Балтийский и Канадский щиты, которые полностью перекрывались почти 3-километровой толщей льда. Гигантский ледниковый купол, покрывавший высокие и средние широты, вобрал в себя огромный объем воды морей и океанов, что привело к резкому понижению уровня Мирового океана. Наиболее сильные регрессии происходили во время максимального оледенения, когда осушались огромные площади шельфов, а острова Северного Ледовитого океана примкнули к материку. На месте Северного, Баренцева и частично Карского морей возникла суша, покрытая ледником. Британия присоединилась к материку. Объединились Евразия и Северная Америка. Возникла суша Берингия, благодаря которой животные могли кочевать с одного материка на другой. Сахалин присоединился к материку. Значительные изменения произошли и в других районах. Увеличилась площадь островов в Средиземном море. Сильно уменьшилось в размерах Черное море, ставшее замкнутым бассейном. Азовское море исчезло, Босфор и Дарданеллы стали сухопутными мостами между Малой Азией и Балканами.
Огромные ледниковые покровы доходили до 50° с. ш. в Европе и до 40° с. ш. в Северной Америке. Горные области покрылись ледниками, многие из которых достигали равнин. Ледниковым панцирем оказались покрыты Альпы, Карпаты, Кавказ, Тянь-Шань, Алтай, Урал, Гималаи и другие горные хребты и массивы. Следы оледенения обнаружены и в Южном полушарии. Ледниковый щит Антарктиды был по крайней мере в два раза больше, -чем в современную эпоху. Покровного оледенения на других южных материках не было. Только горные массивы Южной Америки, возвышенности на юге Африки и в Австралии покрывались льдами.
Несмотря на то что ледниковые и межледниковые отложения изучаются уже более 150 лет, хорошо известны их строение и распространенность, до сих пор не только окончательно не ясен вопрос о причинах возникновения оледенений, но неизвестно и число ледниковых эпох. Пока точно не установлено, были ли одновременными или разновременными ледниковые эпохи Северного и Южного полушарий.
В Европе центрами оледенения были Скандинавские горы и Альпы.1 Самый' крупный Скандинавский центр оледенения сыграл большую роль в формировании современного рельефа и накоплении разнообразных в генетическом отношении четвертичных отложений на территории Европы. В Альпах установлено четыре эпохи оледенения: гюнцская, миндельская, рисская и вюрмская. Эти названия легли в основу западноевропейской стратиграфической шкалы четвертичной системы, которая была предложена в 1909 г. А. Пенком и Э. Брюкнером.
Наступавшим из Скандинавии ледником была покрыта огромная площадь низменностей и возвышенностей Европы. На Восточно-Европейской равнине выявлены морены всех крупных оледенений. В раннечетвертичное время здесь выделены варяжское и окское оледенения, соответствующие гюнцскому и миндельскому оледенениям Западной Европы. Среднечетвертичное и позднечет-вертичное оледенения — днепровское и валдайское — соответствуют рисскому и вюрмскому оледенениям Альп.
Граница окского ледникового покрова проходила от устья р. Камы до юга Белоруссии. В это же время в Западной Европе ледники распространялись до подножия Карпат и Судет, а отдельные языки ледников достигали Чехии и Словакии.
Наиболее мощным было среднечетвертичное оледенение, в котором выделены две стадии — днепровская и московская., Во время максимального днепровского оледенения льды покрывали северную часть Восточно-Европейской равнины и двумя крупными языками — днепровским и Волгодонским — достигали широты городов Днепропетровска и Волгограда. В это же время на западе Европы ледник покрывал Британские острова, спускался южнее Берлина и Варшавы. На северо-востоке ледники покрывали Ти-майский кряж и соединялись с ледниками, наступавшими с Новой Земли и Полярного Урала.