Тектоника плит и ее влияние на развитие гляциалов и живого на планете Земля
Министерство образования и науки Украины
Криворожский государственный педагогический университет
Кафедра
зоологии
Курсовая работа
ТЕКТОНИКА
ПЛИТ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ
НА РАЗВИТИЕ ГЛЯЦИАЛОВ
И ЖИВОГО НА ПЛАНЕТЕ
ЗЕМЛЯ
Кривой Рог
Глава I. Создатель теории дрейфа континентов А. Вегенер……………...3
Глава II. Развитие теории дрейфа континентов после смерти Вегенера…
Глава III. Историческое движение материков…………………………….
Литература……………………………………………………
Человечество всегда пыталось как можно больше узнать об окружающем мире. И земля, то по чему они ходили, не была исключением.
Человеку всегда хотелось думать, что то, на чем он рождается, живет и развивается, нерушимо. Потому теории фиксизма долгое время господствовали в науке. И от них очень неохотно отказывались.
В начале XX столетия один человек осмелился нарушить иллюзию о постоянстве расположения континентов и заявить, что материки не так непоколебимы, как считалось. Этим человеком был Альфред Вегенер. И хотя на то время доказать это было сложно, он все же не отступился от своих идей.
Спустя годы его теория будет доказана сонарными исследованиями океанического дна, и он получит всемирное признание, как основатель теории тектонических плит.
Эта теория наше прошлое и будущее.
Континентальные плиты сходились и расходились, менялся рельеф, климат, это сказывалось на животном и растительном мире. И, в конце концов, затрагивало человека.
Основываясь на теории движения тектонических плит, через 250 млн. лет наши материки вновь сойдутся в единый суперматерик.
Только представьте, какие изменения ожидают наше человечество.
Моя работа наплавлена на изучение прошлого, настоящего и будущего планеты Земля.
Объект. Изучение движений материков с точки зрения теории тектонических плит.
Предмет. Изменения в положении материков относительно друг друга, трансформация структуры всего живого планеты Земля.
Гипотеза.
Изменение климата зависит от положения
материков, и от действия срединных океанических
хребтов.
СОЗДАТЕЛЬ ТЕОРИИ ДРЕЙФА КОНТИНЕНТОВ
А. ВЕГЕНЕР
Понятие
«земная твердь» прочно вошло
в повседневное сознание людей, поэтому
с самого зарождения геологии как
самостоятельной науки в ней
сформировалось и очень долго
господствовало представление о
невозможности значительных горизонтальных
перемещений крупных
Рождение в теоретической геологии нового направления – мобилизма в виде гипотезы дрейфа материков связывают с именем немецкого геофизика А. Вегенера.
Альфред Лотар Вегенер (нем. Alfred Lothar Wegener) — немецкий геолог и метеоролог. Родился 1 ноября 1880 года в центре Берлина в семье известного учёного. Проявляя уже в детстве большую тягу к науке, Вегенер измеряет со своим братом глубину озёр и чертит карты местности.
Альфред посещает «Кёльнскую гимназию» в Берлине. Его любимые предметы: физика и химия. Кроме того, будущий геолог и путешественник активно занимается спортом. Его мечта: стать астрономом. В 1899 году он оканчивает школу с лучшим аттестатом в классе и поступает в университет имени Фридриха Вильгельма в Берлине, где учится математике, астрономии и метеорологии. На втором семестре Вегенер переходит в Гейдельбергский университет, но не посещает ни одной лекции, отдавая предпочтение фехтованию и пиву. После этого он возвращается в Берлин и посвящает себя учёбе. В 1904 году Вегенер защищает диссертацию.
После учёбы Альфред Вегенер работает вместе с братом в обсерватории аэронавтов в Берлине, где проводит метеорологические исследования, летая на воздушном шаре. Полёты становятся большой страстью молодого учёного. В 1906 году братьям удаётся поставить мировой рекорд: они провели 52 часа в воздухе на воздушном шаре, на 17 часов дольше, чем прежние рекордсмены. При полётах проявляются два главных качества Вегенера: страсть и железная воля.
Первая Экспедиция в Гренландию. В 1906 году Вегенер участвует как метеоролог в экспедиции в Гренландию. Цель экспедиции из 12 учёных, одного художника и 13 матросов, проходившей под руководством полярника и писателя Людвига Мюлиус-Эриксена, — изучить северный берег Гренландии. Вегенер влюбляется в красоту ледяной природы Гренландии и связывает свою жизнь с этой страной. Экспедиция длится почти два года, учёные борются с жестокой природой и одиночеством, но молодой учёный упорно проводит свои исследования по физике и погоде верхних слоёв атмосферы. В марте 1907 года Вегенер участвует вместе с Мюлиус-Эриксеном, Гагеном и Бронлундом в исследовательской поездке дальше на север страны.
Период 1908—1912. Вернувшись в Германию, Вегенер становится доцентом в Марбургском университете. В 1911 году он обручается с Эльзой Кёппен, 19-летней дочерью своего друга и известного учёного Владимира Кёппена.
Вторая экспедиция в Гренландию. Когда Петер Кох, попутчик Вегенера в первой экспедиции, предлагает ему участвовать во второй поездке, учёный соглашается и откладывает свадьбу на 1913 год. В июле 1912 года Вегенер, Кох и два их помощника высаживаются с 16 исландскими пони в Гренландии, где в сентябре достигают места для лагеря и готовятся к зимовке. Во время разведывательной поездки Вегенер неудачно падает на лёд, из-за чего надолго прикован к постели и очень страдает от своей беспомощности. После выздоровления Вегенера четверо исследователей первыми в мире проводят зимовку в вечных льдах Гренландии при температурах ниже 45 градусов. После этого группа впервые пересекает Гренландию в её самом широком месте.
Помимо путешествий Вегенер, метеоролог по профессии, и геолог по призванию, занимается геологическими исследованиями, а именно высказывает идею о движении материков, опровергая тем самым теорию фиксизма, распространенную в то время в научных кругах.
Сам Венгер так рассказывал о рождении теории дрейфа материков: «В 1910 году мне впервые пришла в голову мысль о перемещении материков… когда, изучая карту мира, я поразился сходством очертаний берегов по обе стороны Атлантического океана… Осенью 1911 года я познакомился… с палеонтологическими данными о прошлой сухопутной связи между Бразилией и Африкой… Это побудило меня проанализировать результаты тех геологических и палеонтологических исследований, которые имели отношение к этому вопросу. Изучив эти данные, я убедился в принципиальной правильности своей идеи.» (А. Вегенер. Происхождение континентов и океанов. Пер. с 4-го нем. издания. Л.: Наука, 1984, с. 14).
Так родилась концепция дрейфа континентов. Разумеется, обоснование ее не исчерпывалось подобием береговых линий. Вегенер, не будучи профессиональным геологом, привлек огромный сравнительный материал по сходству геологического строения горных поясов Северной Европы и Апаллач Северной Америки, Капских гор Южной Африки и Аргентинской Сьерры, данные по распространению палеозойского материкового оледенения в низких широтах Южного полушария, результаты палеонтологических работ о сходстве палеофлор и палеофаун т.н. материков Гондванской группы (Африка, Южная Америка, Австралия, Антарктида, Индостанский субконтинент).
Наиболее
простым и убедительным аргументом было
сходство очертаний береговых линий материков
по разные стороны Атлантики. Менее четкое,
но все же достаточно убедительное совпадение
очертаний берегов удалось установить
и для материков, окружающих Индийский
океан. Реконструкция расположения континентов
в геологическом прошлом, проведенная
путем сближения до наилучшего совпадения
очертаний их окраин, позволила Вегенеру
предположить, что в начале мезозоя, около
200 млн. лет назад, все материки были сгруппированы
в единый гигантский континент – Пангею.
Этот суперконтинент состоял из двух крупных
частей: северной – Лавразии, объединявшей
современную Евразию (без Индии) и Северную
Америку; и южной – Гондваны, включавшей
Южную Америку, Африку, Антарктиду, Индостан
и Австралию. Между юго-восточной границей
Лавразии и северо-восточной границей
Гондваны в виде огромного залива находилась
впадина древнего океана Тетис.
Приблизительно
200 млн. лет назад
Такую палеоконструкцию Пангеи подтвердило сходство геологических разрезов позднепалеозойских и раннемезозойских пород на смежных материках. Первые существенные различия в геологическом строении береговых районов этих континентов проявились лишь позднее, около 130 млн. лет назад.
Не менее убедительно о единстве Лавразии и Гондваны свидетельствуют окаменелые остатки животных и растений. Вся древняя фауна и флора южных материков образует единое сообщество, некогда заселявшее одну область. Развитие обособленных форм жизни на гондванских материках началось только в меловой период.
Другим аргументом, подтверждающим гипотезу дрейфа материков, были обобщенные Вегенером палеоклиматические данные. Геологи, изучавшие материки южного полушария, давно установили следы позднепалеозойского покровного оледенения. Остатки древних морей и различные формы древнего ледникового рельефа известны в Африке, Южной Америке, Индии и Австралии. Впоследствии следы позднепалеозойского покровного оледенения были найдены и в Антарктиде. Трудно представить покровное оледенение в Индостане, Бразилии и Африке в позднекарбоновую эпоху и вначале перми при современном расположении материков. На основании анализа распространения тиллитов каменноугольного периода Вегенер сделал вывод, что единый материк Гондвана в каменноугольное и раннепермское время находился в районе Южного географического полюса.
Все это (и многое другое) было собрано в изданной в 1915 г. 90-страничной брошюрке Вегенера - "Происхождение континентов и океанов" (Die Entstehung der Kontinente und Ozeane). О которой российский геолог А.А.Борисяк вскоре скажет: "Эта маленькая желтая тетрадка кажется крупнейшим явлением среди геологической литературы" (А.А. Борисяк. Происхождение материков и океанов. Природа, 1922, #1, с. 13).
Концепция Вегенера вызвала самые разные эмоции. Геологический мир разделился на два антагонистических класса - активных его сторонников и жестоких критиков. В числе первых, как ни странно, оказалось немало признанных геологов-региональщиков, особенно - специалистов по геологии Южного полушария. Критики же во множестве представлены геофизиками. Хотя характерно, что основные нападки вызывает как раз дилетантизм Вегенера в геологии. Конечно, и среди традиционных геологов недостатка в критиках не было. Однако с этой стороны главным возражением против концепции была как раз слабость обоснования динамической ее стороны - то есть сил, ответственных за дрейф континентов.
Новый толчок дискуссии дает выход в конце 1929 г. четвертого, существенно расширенного и переработанного издания книги Вегенера. Но автор концепции в ней уже не участвует. Он - в своей третьей гренландской экспедиции. Где и погиб в ноябре 1930 г., спасая жизнь своих коллег и результаты их работ.
Жизнь
Альфреда Вегенера оборвалась на пике
популярности его концепции. Острота дискуссии
между мобилистами - сторонниками дрейфа
континентов, и фиксистами, таковой отрицавшими,
к середине 30-х годов спала. Основная причина
- недоказуемость концепции чисто геологическими
методами. Среди нового поколения геологов
набирало силу учение о гесинклиналях.
Впрочем, столь же недоказуемое - популярность
ее во многом обусловлена была литературным
талантом основного разработчика, Ганса
Штилле: ведь в науках, где, по словам историка
Марка Блока, ничего невозможно доказать,
очень важно убедить. А по силе убеждения
работы Штилле можно сравнить разве что
с романами классиков русской литературы...
РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ ДРЕЙФА КОНТИНЕНТОВ ПОСЛЕ СМЕРТИ ВЕГЕНЕРА
Теория Вегенера не забыта. Она живет и развивается. Вокруг нее до сих пор не стихают жаркие бои. У нее и в наши дни много противников (их называют теперь фиксистами) и много сторонников (их окрестили мобилистами).
Фиксисты считают, что материки не претерпевали в течение долгой истории Земли горизонтальных перемещений, что происходили лишь медленные вертикальные движения, а расположение континентов во все века было и остается неизменным.
Таких взглядов придерживаются виднейшие советские ученые В. В. Белоусов и Н. С. Шатский, известные зарубежные геологи: Штилле, Кобер, Ван-Беммелен и другие. По мнению фиксистов, в далекие времена существовали материки-великаны. Они занимали нынешнюю Атлантическую и Индийскую впадины. В них как небольшие составные части входили современные континенты. Южный материк-Гондвана охватывал Индийский и часть Атлантического океана, а также Бразилию, Африку, Индостан, Австралию. Такой же огромный материк охватывал в палеозое Северную Америку, Гренландию, Европу и северную половину Азии вместе с северной половиной Атлантического океана. Затем части этих материков раскололись, осели. Покрывшись водой, они растворились или «базифицировались», то есть кора их преобразовалась в кору океанического типа.
В
защиту своих взглядов фиксисты приводят
веские доказательства. Тектонические
процессы - образование гор, складок, землетрясения,
извержения вулканов - в течение длительных
периодов происходят в одних и тех же местах
нашей планеты. Эти процессы очень устойчивы,
будто привязаны к определенным зонам
земной коры. Между тем истоки этих процессов
лежат на больших глубинах, в земной мантии.
Разве могли бы извержения вулканов и
землетрясения происходить в одних и тех
же местах, если бы материки плавали, передвигались
по симе, перемещались с места на место?
Схема расположения материковых масс Гондваны (по Дю-Тойту).
Южноафриканский геолог А. Дю Тойт (1878-1948) собирает данные в е подтверждение теории Вегенера, развивая и чисто концептуальную сторону. Нашедшую отражение в его книге "Наши странствующие материки" (1937 г.). Один из основоположников синтеза классической теории дрейфа континентов (Вегенер) и современной концепции тектонических плит, обусловившего геологическую революцию 1960-х годов. Поддерживая теорию Вегенера о горизонтальном движении континентов, тем не менее, отвергал его идею о существовании единого материка – суперконтинента Пангеи, предполагая, что первоначально существовал северный континент Лавразия, южный – Гондвана и разделяющий их океан Тетис.
Артур Холмс в 1947 г. опубликовал первую общую шкалу геологического возраста Земли.
Для
этого он взял за основу пять образцов
горных пород, геологическое положение
которых было достоверно известно и
могло быть соотнесено с определенными
подразделениями относительной
геохронологии. Установив возраст
этих отложений, он получил «остов»
шкалы абсолютного
Так был создан календарь, в котором был указан возраст отложений, и протяженность каждого отрезка времени, выраженная в годах. Новая шкала быстро завоевала признание геологов всего мира.
Спустя десять лет была пересмотрена с учетом новых данных. Этот вопрос разрабатывается и сейчас.
Серию работ, основанных на концепции дрейфа, публикуют и другие специалисты по геологии Африки, Индии, Южной Америки, Австралии. Однако в целом они лежат вне основного русла развития теоретической геологии того времени.
Палеоклиматология настойчиво твердит об изменений климатов. Фиксисты не спорят с климатологами. Но они утверждают, что эти изменения не связаны с движением континентов и объясняются лишь смещением земной оси. Материки на Земле расположены неравномерно. Из-за несимметричности земной шар весь целиком сдвинулся, изменил положение по отношению к своей оси. Сместились полюсы. Это и вызвало, по мнению фиксистов, изменение климата в Африке, Америке и в других частях света.
Фиксисты считают совершенно недостаточными силы, которые, по утверждению Вегенера, заставляют двигаться огромные материковые глыбы. Сила, вызванная приливным действием Луны и Солнца! Сила, возникающая в результате вращения Земли! Да ведь это все карликовые силы. А для того, чтобы сдвинуть с места хотя бы одну Южную Америку, нужна сила во много раз большая!
Но у теории перемещения есть и множество сторонников. Современные мобилисты, или, как их называют - неомобилисты, утверждают, что материки движутся, что на протяжении долгой жизни Земли происходили крупные горизонтальные перемещения материковых глыб. На тех участках, где произошел разрыв земной коры, образовались впадины - Атлантический и Индийский океаны. Однако движения материков так медленны, что почти не улавливаются геодезическими наблюдениями.
Эти взгляды поддерживаются и развиваются известными учеными: Гутенбергом, Блэккетом, Холмсом, Гогелем, Бубновым, Краусом, а у нас в Советском Союзе - А. Н. Криштафовичем, Б. Л. Личковым, П. Н. Кропоткиным. В последнее время идеи Вегенера привлекают в нашей стране новых сторонников.
Важную роль горизонтальных перемещений, хотя и в меньшем масштабе, отмечали Д. В. Наливкин, С. В. Обручев, А. В. Пейве, В. Е. Хаин.
Неомобилисты видят ошибки Вегенера: - Конечно,- говорят они,- силы притяжения Луны и Солнца недостаточны, чтобы сдвинуть с места материки. Вряд ли все континенты были когда-то слиты в одну сплошную глыбу - Пангеа, возможно существовали две или даже три такие глыбы: Разумеется, у Вегенера есть и другие просчеты. Это понятно. Ведь он создавал свою теорию в начале нашего века, когда в науке было совсем иное представление о строении Земли.
Но видя ошибки Вегенера, неомобилисты согласны с ним в главном - материки движутся.
Какие же силы, по мнению неомобилистов, вызывают движение материков?
Много лет назад, еще в начале нашего века, почти одновременно с гипотезой Вегенера, в самом близком соседстве от Германии - в Австрии, родилась гипотеза подкоровых течений. Она не касалась горизонтальных перемещений материков. Авторы этой гипотезы обясняли строение Альп и других складчатых гор, как результат смятия поверхностных слоев над теми зонами, где сближаются и опускаются вниз глубинные течения подкорового вещества.
Сначала обе эти гипотезы жили, хотя и рядом, но каждая самостоятельно, каждая своей жизнью. Современные мобилисты, слив их воедино, как бы влили в гипотезу Вегенера новые, оживляющие соки. Появилась гипотеза неомобилизма, или эпейрофореза, то есть переноса материков.
Мантия Земли - подкоровый субстрат - хотя и тверда, но не застыла в неподвижности. Она нагрета почти до температуры плавления, пластична, вязка, в ней постоянно происходят перемещения - подкоровые течения. Сейчас, когда удалось изучить процессы, происходящие под земной корой, стали более понятны и причины подкоровых течений.
На большой глубине, далеко от поверхности Земли идет распад радиоактивных элементов. Земля в глубине нагревается, а у поверхности остывает. Появляется тепловая конвенция. Одновременно в Земле идет другой процесс - обусловленное законом тяготения расслоение веществ, так называемая гравитационная дифференциация. Эти процессы, действуя совместно, и вызывают подкоровые течения.
Перемещения,
происходящие в земной мантии, влекут
за собой земную кору. Кора движется
на подкоровом субстрате, как на спине
гигантского животного. Вегенер говорил
о «свободном дрейфе» материков, он сравнивал
материки с айсбергами, спокойно плывущими
по океану. Современным мобилистам материковые
глыбы напоминают льдины на взбухшей в
половодье реке. Подкоровое течение влечет
их за собой, крутит, вертит, сталкивает,
разламывает, несет, куда ему вздумается.
Глава III
ИСТОРИЧЕСКОЕ ДВИЖЕНИЕ МАТЕРИКОВ
Согласно нынешней теории дрейфа континентов материки вместе с литосферными плитами «плыли» по мантии. Они сходились и расходились: каждые 400-600 миллионов лет образовывали суперматерик (содержит большую часть континентальной коры). Считается, что сейчас материки находятся в стадии наибольшего разъединения, но по данным исследований когда-то они составляли единый суперматерик. Таких суперматериков в истории Земли было несколько. Далее мы рассмотрим подробнее их образование и распад.
История движения континентов такова, что то они вместе составляли один суперконтинент, то они расходились в разные стороны. Это просто не могло не вызывать изменения климата хотя бы уже потому, что менялась отражательная способность земной поверхности. Значит, менялось количество энергии, поглощаемой Землей, которая шла на нагрев. В одной из самых теплых эпох фанерозоя — в мезозое— единый суперконтинент— Пангея — располагался по обе стороны экватора. В результате средняя температура поверхности Земли была выше, чем сейчас.
Кратоны, первые континентальные блоки возникли в архейскую эру (3,8-2.5 млрд. лет назад). Точно не доказано, почему в катархее не было ярко выраженного тектонического движения, возможно, это связано с большей температурой ядра планеты. Если ядро планеты было горячее, то соответственно и восходящие потоки магмы были сильнее нагреты и расплавляли земную кору, делая ее тоньше. Тонкая земная кора оказывала меньшее давление, а в магме более нагретой вязкость конвекционных потоков была намного ниже, что оказывало лишь небольшое воздействие на кору, приводя к небольшим изменениям рельефа.
Согласно О.Г.Сорохтину и С.А.Ушакову (2002), на рубеже Архея и Протерозоя произошло формирование железного ядра Земли, что привело к целому комплексу быстрых и даже катастрофических перемен в литосфере, гидросфере и атмосфере. Сильнейшие конвективные течения в мантии привели к образованию единого суперконтинента – "Моногеи"; на этот период приходится пик тектонической активности. В позднем протерозое в полной мере проявилось движение материков, каким оно является сейчас. Тогда же и начался распад Моногеи.
2,2 миллиарда лет назад. Распад МОНОГЕИ.
Kз — Казахстан; ЮАф — Южная Африка; ЦАф — Центральная Африка; Kт — Китай; Ав — Австралия; САм и ЮАм — Сев. и Юж. Америки; Ан — Антарктида; ЗАф — Западная Африка; Аф — Африка; Ев — Европа; Ин — Индия; К — Северный и Южный Китай; Сб — Сибирь.
Частицы
бывшего суперконтинента
2,2
миллиарда лет
назад. Распад
МОНОГЕИ.
Kз — Казахстан; ЮАф —
Южная Африка; ЦАф —
Центральная Африка;
Kт — Китай; остальные
обозначения — см. выше