Главная | Случайная
Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Глава 17. ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О РАЗВИТИИ СТРУКТУР ЗЕМНОЙ КОРЫ




Каким образом происходит деформация отложений и земной коры в целом? Каков механизм поднятий и опусканий? Почему в одних местах мы видим мощные горно-складчатые цепи, а в других - обширные плоские равнины? Каковы причины тектонических движений? Все эти и еще множество подобных вопросов всегда волновали умы естествоиспытателей, но ответить на них и осознать связь геологических явлений долгое время было очень трудно. И только во второй половине XVIII в. немецкие ученые А. фон Гумбольдт и Л. фон Бух вслед за М.В. Ломоносовым сформулировали гипотезу "кратеров поднятия", которая заключалась в признании существенной роли магмы и вулканизма, вызывающих поднятия гор. Эта гипотеза пользовалась известной популярностью, пока ей на смену в середине XIX в. не пришла гипотеза контракции французского геолога Эли де Бомона. Фундаментом ее служили космогонические представления Канта и Лапласа о первично расплавленной Земле, которая затем постепенно охлаждалась. Вполне естественно, что уменьшение внутреннего объема Земли при охлаждении должно было вызвать коробление ее поверхностной оболочки - земной коры. Так, по мнению Эли де Бомона, возникают складчатые горные сооружения подобно гигантским "морщинам". Однако на вопросы, почему горно-складчатые цепи располагаются именно так, а не иначе и почему этот процесс был периодическим, гипотеза контракции не могла дать удовлетворительный ответ.

Трудности в объяснении расположения горных цепей были сняты, когда в середине XIX в. появилось учение о геосинклиналях. Стало понятным, что горно-складчатые сооружения возникают там, где раньше были прогибы, заполнявшиеся морскими отложениями. На рубеже веков вышло в свет выдающееся произведение Э. Зюсса "Лик Земли", в котором за основу была взята контракционная гипотеза. Надо сказать, что подавляющее большинство геологов считали эту тектоническую гипотезу наиболее приемлемой и не сомневались в ее истинности. Но как только на повестку дня встал вопрос об изначально холодной Земле, сформировавшейся из газопылевой туманности, гипотеза контракции оказалась несостоятельной, так как холодная Земля не могла сжиматься.

Казалось, выход был найден пульсационной гипотезой В. Бухера, М.А. Усова и В.А. Обручева, которая базировалась на предположении о периодическом, пульсационном изменении объема Земли, причины которого были неизвестны. Когда объем увеличивался, наблюдалось растяжение на поверхности, образование прогибов - геосинклиналей, активный магматизм и т.д. При сокращении объема, наоборот, происходило сжатие, складко- и горообразование.

При таком подходе фазы складчатости на Земле, естественно, должны происходить строго одновременно, хотя мы знаем, что в то время, когда в одном регионе происходила складчатость, в другом - растяжение. Иными словами, одновременности однотипных процессов не наблюдается.

В начале века существовала гипотеза подкоровых течений австрийского тектониста О. Ампферера, заключавшаяся в предположении о том, что складчатость возникает при пододвигании жестких блоков коры под геосинклинали, отложения которой в этом случае будут деформироваться. Пододвигание объяснялось течениями в пластичных размягченных слоях, располагавшихся под земной корой. Распад радиоактивных элементов уже привлекался в конце 20-х годов в качестве того "горючего", которое приводит в действие "тепловую машину" и обеспечивает конвекцию в мантии. Но вот в 1912 г. немецкий геофизик А. Вегенер вслед за американцем Ф. Тейлором сформулировал гипотезу дрейфа материков, которой после долгих лет забвения посчастливилось вновь стать, правда, в измененном виде, ведущей тектонической концепцией. А. Вегенер, основываясь на сходстве очертаний материков по обе стороны Атлантики, наличии покровного позднепалеозойского оледенения на южных (Гондвгансхих) континентах, а также общности геологических структур, флоры и наземной фауны ныне разобщенных материков, сделал вывод о том, что раньше они были соединены в один гигантский материк Пангею (рис. 17.1). Раскалывание этого материка и расхождение континентов объяснялось ротационными силами земного шара и некоторым проскальзыванием земной коры по мантии. Встреченная сначала с интересом в ряде стран, в том числе и в России, эта гипотеза подверглась впоследствии "остракизму" и, по существу, была забыта как в корне противоречащая наблюдаемым в то время фактам.

В конце 30-х годов в СССР В.В. Белоусовым была разработана новая тектоническая концепция глубинной дифференциации вещества, или радиомиграционная. Автор поставил вопрос об источнике эндогенной энергии и пришел к выводу, что таковым может быть самопроизвольный распад радиоактивных элементов, содержащихся в породах коры и мантии. Примерно такая же гипотеза была сформулирована и голландским геологом ван Беммеленом и названа им "ундационной" (от слова "волна"), так как основной процесс сводился к поднятиям и опусканиям в виде своеобразных волн. На протяжении последних десятилетий гипотеза глубинной дифференциации вещества продолжала разрабатываться В.В. Белоусовым и в настоящее время сводится к следующим основным положениям (рис. 17.2).

Дифференциация вещества на границе внешнего ядра и мантии способствует подъему легких компонентов вверх и опусканию тяжелых вниз. Легкий разогретый материал скапливается под земной корой, где-то ниже астеносферного слоя, который также разогревается, получая тепло снизу, и в нем происходит частичное плавление материала. Более нагретый и, соответственно, легкий астеносферный материал, проникая сквозь литосферу, выходит на поверхность, давая начало базальтовым излияниям. Вследствие утяжеления литосферы за счет насыщения веществом мантии, происходит ее опускание и в земной коре образуются эвгеосинклинальные прогибы с мощным базальтовым и ультраосновным магматизмом. На разогретую астеносферу постепенно распространяется охлаждение, что ведет к кристаллизации ранее образовавшихся очагов с расплавом. Предполагаемое остывание способствует отделению флюидов, которые вызывают метаморфизм накопившихся в геосинклинали отложений, а, кроме того, вследствие потери корой и литосферой проницаемости поднимающиеся снизу новые порции разогретого вещества лишь приподнимают над собой литосферу, будучи не в состоянии проникнуть в нее. Так происходит обращение знака тектонических движений в геосинклиналях, т.е. "инверсия".

Повышенный тепловой поток за счет отделения флюидов от остывающей магмы вызывает региональный метаморфизм и гранитизацию осадочных толщ, что, в свою очередь, приводит к разуплотнению вещества, инверсии плотностей, росту гранитизированных диапиров и складчатости. Прочная литосфера препятствует прорыву на поверхность разогретых масс астеносферы, которая в состоянии лишь приподнять первую. Так наступает стадия горообразования. Ведущим элементом этой гипотезы является "возбужденное" или, наоборот, "угнетенное" состояние астеносферы. "Возбужденность" астеносферы, в свою очередь, является наведенной, индуцированной за счет более глубинных источников. Любая геотектоническая гипотеза не может обойти проблему образования океанов и в данной гипотезе предполагается, что пространства с корой океанского типа возникают за счет так называемой "базификации" континентальной коры в результате насыщения ее продуктами базальтового магматизма как в интрузивной, так и в вулканической формах. При этом процессе, естественно, никаких перемещений материков не происходит. Таким образом, данная тектоническая гипотеза утверждает постоянство структурного рисунка земного шара в том смысле, что все структурные элементы, как бы они ни развивались, находятся на одном и том же месте. Иными словами, их положение как бы строго зафиксировано.

В послевоенные годы в быстром темпе стали поступать разнообразные геофизические и геологические данные, которые в определенной степени "реанимировали" уже почти забытую идею А. Вегенера и Ф. Тейлора о дрейфе континентов, но на новом качественном уровне. В первую очередь здесь сыграли роль исследования рельефа дна океанов и обнаружение в них гигантских срединно-океанских хребтов с рифтовой долиной в осевой части с приуроченным к ней максимальным значением теплового потока и наличием под хребтом разуплотненной верхней мантии. Выяснилось, что плащ осадков в пределах современных хребтов минимален, но увеличивается в мощности в сторону от них. Сейсмологические исследования показали приуроченность к этим рифтовым зонам эпицентров современных землетрясений, а драгирование - наличие молодых вулканов и свежих подушечных толеитовых базальтов на дне рифтовой долины.

Вторым важным обстоятельством, повлекшим за собой возрождение интерес к гипотезе дрейфа материков, были палеомагнитные данные, о которых уже была речь во вводных главах. Измерения векторов остаточной намагниченности одновозрастных пород на разных материках дали различные положения полюсов, а кривые миграции полюсов по разновозрастным породам разных материков также не совпадали. Учитывая, что магнитное поле у Земли дипольное, т.е. существуют только два магнитных полюса, чтобы избежать разброса, необходимо переместить материки, тогда, вся картина древнего магнитного поля становится понятной, совпадают полюса, совмещаются и кривые миграции полюсов. Палеомагнитный метод как таковой, усиленно разрабатывающийся с 50-х годов нашего столетия, никем не опровергнут, наоборот, все дальнейшие исследования подтверждают его право на существование. Другое дело, что палеомагнитные данные могут быть разного качества, одним из которых можно верить, а другим - нет. Такая картина, впрочем, характерна и для других методов, например, для определения абсолютного возраста по радиоактивным изотопам (см. гл. 18).

Важный результат был получен геофизиками, открывшими на рубеже 50-60-х годов полосовидные, или линейные магнитные аномалии в океанах, которые удивительно симметрично располагались по обе стороны рифтовой зоны срединно-океанских хребтов и характеризовались прямой и обратной намагниченностью (рис. 17.3).

Все эти новые факты получили объяснение в гипотезе спрединга или разрастания океанского дна, созданной в 1962 г. американскими геологами Г. Хессом и Р. Дитцем. И буквально через год англичане Ф. Вайн и Д. Метьюз дали объяснение линейным магнитным аномалиям, подтвердившее спрединг океанского дна. В дальнейшем все эти линейные аномалии были классифицированы по возрасту и оказалось, что наиболее древние аномалии дальше всего отстоят от рифтовой зоны срединно-океанских хребтов и располагаются по обе стороны от него симметрично. В 1968 г. усилиями американских геологов и геофизиков Л. Р. Сайкса, Дж. Оливера, Б. Изакса, У. Дж. Моргана и других была сформулирована новая тектоническая гипотеза "тектоники литосферных плит", или "новая глобальная тектоника". Эта концепция чрезвычайно быстро завоевала почти всеобщее признание, несмотря на то, что отдельные геологи и сейчас относятся к ней критически.

Сущность новой гипотезы заключалась в выделении 6-8 крупных литосферных плит, отличающихся относительной жесткостью и включающих континенты и часть океанского дна. Границы плит маркируются современными зонами высокой сейсмичности, а ниже плит располагается менее вязкая астеносфера. Литосферные плиты могут испытывать перемещения, как по широте, так и по долготе, а также вращаться, причем их движение происходит по законам сферической геометрии, что позволяет с помощью палеомагнитных данных рассчитывать движение плит, в том числе с применением ЭВМ.

Разрастание океанской коры в зонах спрединга приводит к расширению океанов и, соответственно, движению литосферных плит, что подтверждено наблюдениями со спутников. С учетом постулируемого отсутствия расширения Земли, новообразованная океанская кора должна где-то поглощаться, иначе невозможно объяснить, например, мезозойский возраст древнейшей коры Тихого океана, зная при этом, что в палеозое, а может быть и раньше, он уже существовал. Погружение тяжелых масс океанской коры происходит в зонах столкновения ее с более легкой континентальной корой, где возникают глубинные сейсмофокальные зоны Беньофа, вулканизм, островные дуги и глубоководные желоба, в которых сейсмофокальная зона выходит на поверхность (рис. 17.4).







Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2020 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных