Курсовая на тему Прояв вулканізму в геологічному минулому
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2014-11-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
ЗМІСТ
Вступ.. 2
ІСТОРІЯ СТАНОВЛЕННЯ ІДЕЙ МОБІЛІЗМУ.. 3
Відродження ідей мобілізму у ХХ ст. 6
Прояв вулканізму в геологічному минулому.. 8
Висновки.. 19
Список використаної літератури.. 20
Додаток № 1. 21
У данній роботі розглядається також становлення і розвиок теорії мобілізму, її сутність, а також розвиток планети Земля у минулі часи на підставі цієї теорії.
У науках про Землю аналогічний психологічний бар'єр «очевидності» створюється нашими буденними уявленнями про непорушність розташування материків: здається, що гірські породи такі міцні, а маси континентів настільки великі, що немає сил, здатних зрушити їх з місця. Саме під впливом таких уявлень в теоретичній геології сама собою і як «очевидна» точка зору виникла фіксістьска концепція, згідно з якою всі геологічні структури, починаючи від континентів, океанів і їх дна і кінчаючи островами, завжди знаходилися на поверхні Землі тільки в строго фіксованому положенні. В рамках такої фиксістської концепції будь-які скільки-небудь значні горизонтальні переміщення геологічних структур повністю виключалися.
Фіксистській бар'єр «очевидності» вперше вдалося переступити англійському пастору і талановитому фізику О. Фішеру в його незаслужено забутій праці з цілком сучасною назвою «Фізика земної кори», виданим ще в 1889 р.
У протилежність пануючим тоді уявленням про поступове охолоджування і стиснення 3емли, що призводять до виникнення в земній корі напруг стиснення, О. Фішер, створюючи свою концепцію, виходив з факту одночасного існування на Землі структур розтягування і стиснення. До перших він відніс рифтові зони, плато (як тоді називали Серединно-Атлантичний хребет), що проходять через Ісландію, Східну Африку і інші подібні структури, а до інших - Тихоокеанський рухомий пояс, що виділяється різко підвищеною сейсмічністю. За основу геодинамічної моделі розвитку земної кори О. Фішер прийняв закономірності руху лавових кірок, що утворюються при охолодженні магми в лавовому озері кратера вулкана Килауеа на Гавайських островах. Ці кірки завжди переміщалися від відкритих тріщин, що заповнюються вогненно-рідкою магмою (з якої при охолодженні і формувалися самі кірки), до місць того, що їх торосить і занурення в глибини розплавленої магми лавового озера.О. Фішер дійшов природних висновків - океанічна кора утворюється за рахунок виявлення базальтов з тріщин в зонах її розтягування, таких, наприклад, як в Ісландії і на осьовому хребті в Атлантичному і інших океанах. По периферії Тихого океану існують зони стиснення, в яких океанічне дно опускається під острівні дуги і континентальні околиці. Це занурення океанічної кори під континентальну і призводить до виникнення землетрусів під Тихоокеанським рухомим поясом. Континенти пасивно «дрейфують» разом з океанічною корою від зон розтягування до зон стиснення. Рушійним механізмом, що переміщає блоки земної кори, служить конвективний перебіг магми в подкоровому субстраті.
Як видно, концепція О. Фішера визнавала існування великомасштабних горизонтальних переміщень континентів і окремих блоків кори. Тому, на відміну від колишніх фіксістських уявлень в геології, його концепція розвитку геологічних процесів на Землі була першою науково обгрунтованою концепцією мобілізму.
Наступний крок в розвитку ідей мобілізму зробив видатний німецький геофізик А. Вегенер, що опублікував в 1912 р. гіпотезу дрейфу континентів. Як аргументи, що свідчать про дрейф материків і розпад колись єдиного суперконтиненту Пангєї, А. Вегенер наводив наступні аргументи: надзвичайна схожість контурів західних і східних берегових ліній Атлантичного океану, однотипність геологічної будови суміжних материків, що оточують цей океан, спільність стародавньої фауни і флори на роз'єднаних нині материках, а також сліди майже одночасного (пізньопалеозойського) розповсюдження покривного зледеніння в Південній Америці, Південній Африці, Індії і Австралії. На жаль, з трагічною смертю А. Вегенера в 1930 р. його смілива гіпотеза була віддана забуттю.
Чому ж так відбулося і цього разу? Крім певного консерватизму властивого науковому світу, головну роль тут зіграло помилкове пояснення А. Вегенером механізму дрейфу континентів, тоді як жоден з його геологічних аргументів на користь самої гіпотези дрейфу ніколи спростований так і не був.А. Вегенер припускав, що переміщення материків відбуваються за рахунок ротаційних сил і приливних взаємодій Місяця із Землею, тобто дякуючи чисто зовнішнім діям, а не внутрішнім причинам. Елементарна перевірка розрахунками показала, що подібний механізм на багато порядків слабкіше за ті сили, які могли б насправді змістити материки. Але весь парадокс ситуації полягав в тому, що в 20-х роках разом з помилковим механізмом вегенеровської гіпотези «за борт виплеснули» і його абсолютно правильні аргументи на користь реальності самого факту існування дрейфу континентів.
Якби А. Вегенер скористався для пояснення дрейфу континентів механізмом концепції О. Фішера можливо, періоду забуття ідей мобілізму і не було б. Але відбулося інакше і для нового відродження цих ідей було потрібно тривалий час, перш ніж накопичилися нові факти, що підтвердили не тільки існування самого дрейфу, але і що відкрили нове явище - розсовування океанського дна. Відбулося це у середині 50-х років після проведення П. Блеккетом і З. Ранкорном (Кипсогп, 1955) широких палеомагнітних досліджень.
Але все таки головну роль у відродженні і затвердженні ідей мобілізма в геології зіграли дослідження геологічної будови океанічного дна і пов'язаних з ним смужчатих магнітних аномалій. У ті ж роки під час проведення досліджень за програмами Міжнародного геофизичного року, були відкриті найбільші підводні хребти, що протягнулися по осьових зонах молодих океанів і опоясали всю Землю безперервним ланцюгом завдовжки до 60 тис. км. Опинилося також, що по гребенях цих серединно-океанічних хребтів розташовуються глибокі тріщини розтягування - рифтові зони, з яких завжди витягувалися тільки молоді базальти. Це наводило на думку, що одночасно з рухом континентів відбувалося розкриття одних і скорочення інших океанів. Вік же дна всіх без океанів, судячи з віків океанських островів і результатів драгування донних порід, завжди виявлявся порівняно молодим - не більше 150-160 млн. років, тоді як середній вік самих континентів звичайно перевищує 2-2,5 млрд років.
Після відкриттів 50-60-х років гіпотеза дрейфу континентів стала швидко відроджуватися, але вже на абсолютно новому рівні. Завдяки зусиллям геофізиків і геологів різних країн світу ця гіпотеза до кінця 60-х років переросла в струнку концепцію, що отримала назву теорії тектоніки літосферних плит.
Особливо великий вклад в її створення і розвиток внесли геофізики і геологи, будови, що займалися вивченням, і розвитку океанського дна. У 1961 і 1962 рр. американські вчені - геолог Г. Хесс і геофізик Р. Дейтц - повторно висловили основні ідеї О. Фішера про утворення океанічної кори в серединно-океанічних хребтах, про молодість і розширення океанського дна, а також про занурення океанічної кори в мантію в зонах глибоководних жолобів.
У 1963 р. англійські геофізики Ф. Вайн і Д. Метьюз висунули припущення, що смужчаті магнітні аномалії на океанському дні є «записом» інверсій магнітного поля Землі в базальтах океанського дна, що розширюється, грає роль природної «магнітної стрічки» в гігантському «магнітофоні» Землі. На цій підставі група американських і французьких геофізиків теоретично розрахувала вік океанського дна. Виявилось, що практично по всіх акваторіях Світового океану океанське дно утворилося порівняно недавно - в кайнозойське і піздньомезозойский час і що вік океанського дна закономірно збільшується при віддаленні від гребенів серединно-океанічних хребтів.
У 1965 р. канадський геолог Дж. Вільсон вперше звернув увагу на те, що жорстка оболонка Землі, її літосфера, розбита на ряд плит, оконтурених трьома типами меж: шрифтовими зонами, зонами занурення плит і трансформними розломами - новим класом розломів, що виникають в літосфері при розвитку в ній чисто здвигових напруг.
В той же час відомий англійський геофізик Е. Буллард із своїми колегами вперше використовував теорему Ейлера, що описує рух жорсткої оболонки по поверхні сфери, і сучасну обчислювальну техніку для побудови кількісних реконструкцій положення дрейфуючих континентів в минулі геологічні епохи.
У 1968 р. американський геофізик В. Морган, французький геофізик Кс. Ле Пішон виділили найбільш крупні літосферні плити і розрахували параметри їх руху по поверхні земної кулі. Тоді ж американські сейсмологи Б. Айзеку, Дж. Олівер і Л. Сайке показали, що сейсмічність Землі повністю визначається рухами літосферних плит по її поверхні.
У 1970 р. англійські геологи Дж. Дьюї і Дж. Берд вперше розглянули з погляду нової теорії розвиток геосинклінального процесу і утворення гірничих поясів Землі. З цих же позицій японський геолог А. Міясіро вивчив умови утворення і прояву регіонального метаморфізму порід і опадів в зонах піддвигу плит. Інший японський геофізик С. Уєда детально вивчив механізми занурення океанських литосферних плит в мантію у зонах субдукції.
Згідно з теорією мобілізму на глобальну еволюцію Землі найбільш всього впливають внутрішні процеси планети, тобто вулканізм.
Згідно сучасним уявленням, процеси вулканізму грали головну роль в ранню стадію формування земної кори або літосфери протягом тривалого часу. Сучасні геологи так пояснюють виникнення Землі.
Планетарна хмара поступово розпадалася, причому окремі її частини під впливом гравітації утворювали скупчення. Планета виникла внаслідок об'єднання невеликих концентрацій газово-пилового середовища, так званих планетозімалей, що досить міцно утримуються такою, що переважає їх за розмірами масою і як би зібраних з її околиць. Прото-Земля, що утворилася при цьому, як ми називаємо цю ранню стадію розвитку нашої планети, існувала вже близько 4,8-4,7 млрд. років тому.
Відповідно до цього Земля була «холодним» несортованим конгломератом, що складався переважно з силікатів, оксидів заліза і магнію і домішки інших хімічних елементів.
Таке становище тривало, однак, недовго. Планета, що збільшувалася завдяки безперервному планетозімальному приросту, дуже скоро стала розігріватися; цьому сприяла взаємодія трьох факторів. По-перше, кожна планетозімаль володіла значною кінетичною енергією, яка при ударі перетворювалася в теплову. Хоча теплота і випромінювалася в світовий простір, планета все ж таки зберігала деяку її частину. По-друге, у зв'язку із зростанням молодої планети внутрішні її області піддавалися все більш сильному стисненню, а гравітаційна енергія, що виявляється при цьому, переходила в теплову. нарешті, як третє джерело тепла, яке спочатку могло мати дуже невелике значення, але на відміну від вищеназваних продовжувало діяти незалежно від зовнішніх процесів. Слід назвати також розпад радіоактивних елементів, особливо таких, як уран і торій, а також ізотоп 
. Ці елементи, мимоволі розпадаючись, випускали ядра гелію і електрони. У тих місцях, де останні поглиналися навколишньою речовиною, енергія їх руху також перетворювалася в теплоту.
Мабуть, внаслідок цього через декілька сотень мільйонів років температура в надрах протопланети на глибині близько 400 км досягла точки плавлення заліза. Крапельки розплавленого заліза почали переміщатися до центру планети і витісняти легший матеріал: формувалося залізне ядро Землі - процес, зв'язаний одночасно з подальшим визволенням гравітаційної енергії і відповідно з додатковим виділенням тепла. Наслідком цього з'явилося цілковите розплавлення перш за все самих центральних частин Землі. У цей процес при подальшому розігріванні все більшою мірою залучалися і зовнішні частини протопланети, доки не відбулося майже повне її розплавлення, що привело до подальшого відособлення речовини. Температурні відмінності між межею ядра і поверхнею Землі зумовили виникнення ефекту, який не лише сприяв розділенню речовини, але, як вже наголошувалося, став дієвим чинником глобально-тектонічних явищ: виникли конвекційні потоки. Легші елементи, такі як кисень, кремній і алюміній з малою домішкою інших елементів, виносилися назовні, входили до складу силікатних сполук і накопичувалися на поверхні розплавленої планети, подібно до шлакового шару. Між зовнішньою корою і залізним ядром зосередилися щільніші силікати, такі як силікати магнію і частково заліза, формуючі мантію Землі.
З цією початковою фазою розвитку Землі було пов'язано перше і в той же час найграндіозніший прояв вулканізму, який пізніше ніколи більше в такій формі не виявлявся. Цей вулканізм, можливо, мав місце ще в той час, коли в надрах Землі тільки починалися процеси плавлення, що ведуть до формування її ядра і із все зростаючою силою захоплюючі її зовнішні частини. Через розриви ще не диференційованої «протокори» могли відбуватися перші газові виверження, а в окремих місцях, можливо, і підйом розплавів. Тепло земних надр недостатньо ефективно проникало назовні, Земля була ще позбавлена захисного шару атмосфери, і на поверхні панували низькі температури світового простору. Спочатку це могло призвести до швидкої конденсації газів, що виділяються, утворюючих льодисті опади, а також до швидкого охолоджування лав, що виливалися. Проте у міру переміщення зони плавлення вгору зовнішні частини Землі також стали набувати пластичності. Через незліченні тріщини протокори, що стає все тонше, зі все зростаючою силою відбувалася дегазація. Земля «закуталася» щільними хмарами пари і газів. Назовні виливалися вогняні розплави з утворенням лавових озер, доки зовнішні області Землі не стали розплавленими. Поверхня Землі була величезним лавовим морем із плаваючими на ньому обривками і брилами застиглої кори, які існували короткий час, потім знищувалися і знову виникали у іншому місці; нарешті в внаслідок значного теплового випромінювання температура земної поверхні знизилася настільки, що стало можливим формування поки що тонкої, але вже постійної кори. Спочатку вона була, слабкодиференційованою і мала базальтовий склад.
Вступ.. 2
ІСТОРІЯ СТАНОВЛЕННЯ ІДЕЙ МОБІЛІЗМУ.. 3
Відродження ідей мобілізму у ХХ ст. 6
Прояв вулканізму в геологічному минулому.. 8
Висновки.. 19
Список використаної літератури.. 20
Додаток № 1. 21
Вступ
Дослідження руху літосферних плит є дуже актуальною темою, через те, що немає чітко встановленої геохронологічної шкали; досі ведуться спори щодо існування руху тектонічних плит. Спори ведуться тому, що існує дві точки зори щодо будови літосфери. Частина вчених підримують фіксистську теорію, згідно з якої літосфера є стабільною, інші вважають, що літосфера є динамічною. В цій роботі розглядається теорія мобілізму, тому що автор вважає, що вона є найбільш обґрунтованою. Аргументи на користь цієї теорії приведені в цій роботі. Також автор розглядає історію становлення і розвитку ідеї динамічності літосфери. Згідно з цими уявленнями можливо побудувати розподіл материків у геологічному минулому Землі, а також прогнозувати майбутні тектонічні процеси. Тому в цій роботі розглянуто сутність і головні ідеї теорії мобілізму, а також приведені деякі гіпотетичні дані щодо минулого нашої планети. Зокрема розглянута концепція О. Фішера про одночасне існування на Землі структур розтягування і стиснення, гіпотеза А. Вегенера про дрейф континентів, гіпотези Ф. Вайна і Д. Метьюза про смужчаті магнітні аномалії.У данній роботі розглядається також становлення і розвиок теорії мобілізму, її сутність, а також розвиток планети Земля у минулі часи на підставі цієї теорії.
ІСТОРІЯ СТАНОВЛЕННЯ ІДЕЙ МОБІЛІЗМУ
Звичайно появі нових ідей в науці передують тривалі періоди накопичення фактичних даних, більшість з яких не укладається в рамки старих концепцій про фізичну суть тих або інших природних явищ і процесів». Однак процес сприйняття і особливо впровадження в практику нових наукових теорій часто виявляється дуже тривалим. Це пов'язано з тим, що революційні зміни в науці зачіпають, як правило, давно сталі уявлення, що стали звичними. Але навіть тоді, коли нові теорії в основі своїй розроблені, вони далеко не відразу завойовують собі визнання в науковому світі. Нову теорію ще необхідно доводити, а для цього потрібний багато часу, що витрачається на постановку контрольних експериментів і всебічне зіставлення теорії з практикою.У науках про Землю аналогічний психологічний бар'єр «очевидності» створюється нашими буденними уявленнями про непорушність розташування материків: здається, що гірські породи такі міцні, а маси континентів настільки великі, що немає сил, здатних зрушити їх з місця. Саме під впливом таких уявлень в теоретичній геології сама собою і як «очевидна» точка зору виникла фіксістьска концепція, згідно з якою всі геологічні структури, починаючи від континентів, океанів і їх дна і кінчаючи островами, завжди знаходилися на поверхні Землі тільки в строго фіксованому положенні. В рамках такої фиксістської концепції будь-які скільки-небудь значні горизонтальні переміщення геологічних структур повністю виключалися.
Фіксистській бар'єр «очевидності» вперше вдалося переступити англійському пастору і талановитому фізику О. Фішеру в його незаслужено забутій праці з цілком сучасною назвою «Фізика земної кори», виданим ще в 1889 р.
У протилежність пануючим тоді уявленням про поступове охолоджування і стиснення 3емли, що призводять до виникнення в земній корі напруг стиснення, О. Фішер, створюючи свою концепцію, виходив з факту одночасного існування на Землі структур розтягування і стиснення. До перших він відніс рифтові зони, плато (як тоді називали Серединно-Атлантичний хребет), що проходять через Ісландію, Східну Африку і інші подібні структури, а до інших - Тихоокеанський рухомий пояс, що виділяється різко підвищеною сейсмічністю. За основу геодинамічної моделі розвитку земної кори О. Фішер прийняв закономірності руху лавових кірок, що утворюються при охолодженні магми в лавовому озері кратера вулкана Килауеа на Гавайських островах. Ці кірки завжди переміщалися від відкритих тріщин, що заповнюються вогненно-рідкою магмою (з якої при охолодженні і формувалися самі кірки), до місць того, що їх торосить і занурення в глибини розплавленої магми лавового озера.О. Фішер дійшов природних висновків - океанічна кора утворюється за рахунок виявлення базальтов з тріщин в зонах її розтягування, таких, наприклад, як в Ісландії і на осьовому хребті в Атлантичному і інших океанах. По периферії Тихого океану існують зони стиснення, в яких океанічне дно опускається під острівні дуги і континентальні околиці. Це занурення океанічної кори під континентальну і призводить до виникнення землетрусів під Тихоокеанським рухомим поясом. Континенти пасивно «дрейфують» разом з океанічною корою від зон розтягування до зон стиснення. Рушійним механізмом, що переміщає блоки земної кори, служить конвективний перебіг магми в подкоровому субстраті.
Як видно, концепція О. Фішера визнавала існування великомасштабних горизонтальних переміщень континентів і окремих блоків кори. Тому, на відміну від колишніх фіксістських уявлень в геології, його концепція розвитку геологічних процесів на Землі була першою науково обгрунтованою концепцією мобілізму.
Наступний крок в розвитку ідей мобілізму зробив видатний німецький геофізик А. Вегенер, що опублікував в 1912 р. гіпотезу дрейфу континентів. Як аргументи, що свідчать про дрейф материків і розпад колись єдиного суперконтиненту Пангєї, А. Вегенер наводив наступні аргументи: надзвичайна схожість контурів західних і східних берегових ліній Атлантичного океану, однотипність геологічної будови суміжних материків, що оточують цей океан, спільність стародавньої фауни і флори на роз'єднаних нині материках, а також сліди майже одночасного (пізньопалеозойського) розповсюдження покривного зледеніння в Південній Америці, Південній Африці, Індії і Австралії. На жаль, з трагічною смертю А. Вегенера в 1930 р. його смілива гіпотеза була віддана забуттю.
Чому ж так відбулося і цього разу? Крім певного консерватизму властивого науковому світу, головну роль тут зіграло помилкове пояснення А. Вегенером механізму дрейфу континентів, тоді як жоден з його геологічних аргументів на користь самої гіпотези дрейфу ніколи спростований так і не був.А. Вегенер припускав, що переміщення материків відбуваються за рахунок ротаційних сил і приливних взаємодій Місяця із Землею, тобто дякуючи чисто зовнішнім діям, а не внутрішнім причинам. Елементарна перевірка розрахунками показала, що подібний механізм на багато порядків слабкіше за ті сили, які могли б насправді змістити материки. Але весь парадокс ситуації полягав в тому, що в 20-х роках разом з помилковим механізмом вегенеровської гіпотези «за борт виплеснули» і його абсолютно правильні аргументи на користь реальності самого факту існування дрейфу континентів.
Якби А. Вегенер скористався для пояснення дрейфу континентів механізмом концепції О. Фішера можливо, періоду забуття ідей мобілізму і не було б. Але відбулося інакше і для нового відродження цих ідей було потрібно тривалий час, перш ніж накопичилися нові факти, що підтвердили не тільки існування самого дрейфу, але і що відкрили нове явище - розсовування океанського дна. Відбулося це у середині 50-х років після проведення П. Блеккетом і З. Ранкорном (Кипсогп, 1955) широких палеомагнітних досліджень.
Відродження ідей мобілізму у ХХ ст.
Вивчення магнітних властивостей гірських порід показало, що породи, що містять магнітні мінерали, здатні «запам'ятовувати» стародавнє магнітне поле Землі. Відновлення характеристик цього поля по зразках порід з різних континентів привело П. Блеккета, С. Ранкорна і інших геофізиків до цікавого і надзвичайно важливого висновку: з часом положення всіх материків на поверхні Землі суттєво мінялося. Але якщо розташувати всі материки так, щоб їх палеомагнітні полюси пізнього палеозою співпали із сучасними геофизичними полюсами, то несподівано виходить реконструкція суперконтиненту Пангєї, модель якої вперше побудував А. Вегенер ще за 25 років до появи самих палеомагнітних даних.Але все таки головну роль у відродженні і затвердженні ідей мобілізма в геології зіграли дослідження геологічної будови океанічного дна і пов'язаних з ним смужчатих магнітних аномалій. У ті ж роки під час проведення досліджень за програмами Міжнародного геофизичного року, були відкриті найбільші підводні хребти, що протягнулися по осьових зонах молодих океанів і опоясали всю Землю безперервним ланцюгом завдовжки до 60 тис. км. Опинилося також, що по гребенях цих серединно-океанічних хребтів розташовуються глибокі тріщини розтягування - рифтові зони, з яких завжди витягувалися тільки молоді базальти. Це наводило на думку, що одночасно з рухом континентів відбувалося розкриття одних і скорочення інших океанів. Вік же дна всіх без океанів, судячи з віків океанських островів і результатів драгування донних порід, завжди виявлявся порівняно молодим - не більше 150-160 млн. років, тоді як середній вік самих континентів звичайно перевищує 2-2,5 млрд років.
Після відкриттів 50-60-х років гіпотеза дрейфу континентів стала швидко відроджуватися, але вже на абсолютно новому рівні. Завдяки зусиллям геофізиків і геологів різних країн світу ця гіпотеза до кінця 60-х років переросла в струнку концепцію, що отримала назву теорії тектоніки літосферних плит.
Особливо великий вклад в її створення і розвиток внесли геофізики і геологи, будови, що займалися вивченням, і розвитку океанського дна. У 1961 і 1962 рр. американські вчені - геолог Г. Хесс і геофізик Р. Дейтц - повторно висловили основні ідеї О. Фішера про утворення океанічної кори в серединно-океанічних хребтах, про молодість і розширення океанського дна, а також про занурення океанічної кори в мантію в зонах глибоководних жолобів.
У 1963 р. англійські геофізики Ф. Вайн і Д. Метьюз висунули припущення, що смужчаті магнітні аномалії на океанському дні є «записом» інверсій магнітного поля Землі в базальтах океанського дна, що розширюється, грає роль природної «магнітної стрічки» в гігантському «магнітофоні» Землі. На цій підставі група американських і французьких геофізиків теоретично розрахувала вік океанського дна. Виявилось, що практично по всіх акваторіях Світового океану океанське дно утворилося порівняно недавно - в кайнозойське і піздньомезозойский час і що вік океанського дна закономірно збільшується при віддаленні від гребенів серединно-океанічних хребтів.
У 1965 р. канадський геолог Дж. Вільсон вперше звернув увагу на те, що жорстка оболонка Землі, її літосфера, розбита на ряд плит, оконтурених трьома типами меж: шрифтовими зонами, зонами занурення плит і трансформними розломами - новим класом розломів, що виникають в літосфері при розвитку в ній чисто здвигових напруг.
В той же час відомий англійський геофізик Е. Буллард із своїми колегами вперше використовував теорему Ейлера, що описує рух жорсткої оболонки по поверхні сфери, і сучасну обчислювальну техніку для побудови кількісних реконструкцій положення дрейфуючих континентів в минулі геологічні епохи.
У 1968 р. американський геофізик В. Морган, французький геофізик Кс. Ле Пішон виділили найбільш крупні літосферні плити і розрахували параметри їх руху по поверхні земної кулі. Тоді ж американські сейсмологи Б. Айзеку, Дж. Олівер і Л. Сайке показали, що сейсмічність Землі повністю визначається рухами літосферних плит по її поверхні.
У 1970 р. англійські геологи Дж. Дьюї і Дж. Берд вперше розглянули з погляду нової теорії розвиток геосинклінального процесу і утворення гірничих поясів Землі. З цих же позицій японський геолог А. Міясіро вивчив умови утворення і прояву регіонального метаморфізму порід і опадів в зонах піддвигу плит. Інший японський геофізик С. Уєда детально вивчив механізми занурення океанських литосферних плит в мантію у зонах субдукції.
Згідно з теорією мобілізму на глобальну еволюцію Землі найбільш всього впливають внутрішні процеси планети, тобто вулканізм.
Прояв вулканізму в геологічному минулому
Історія розвитку Землі в докембрії. Ранній вулканізм Землі.Згідно сучасним уявленням, процеси вулканізму грали головну роль в ранню стадію формування земної кори або літосфери протягом тривалого часу. Сучасні геологи так пояснюють виникнення Землі.
Планетарна хмара поступово розпадалася, причому окремі її частини під впливом гравітації утворювали скупчення. Планета виникла внаслідок об'єднання невеликих концентрацій газово-пилового середовища, так званих планетозімалей, що досить міцно утримуються такою, що переважає їх за розмірами масою і як би зібраних з її околиць. Прото-Земля, що утворилася при цьому, як ми називаємо цю ранню стадію розвитку нашої планети, існувала вже близько 4,8-4,7 млрд. років тому.
Відповідно до цього Земля була «холодним» несортованим конгломератом, що складався переважно з силікатів, оксидів заліза і магнію і домішки інших хімічних елементів.
Таке становище тривало, однак, недовго. Планета, що збільшувалася завдяки безперервному планетозімальному приросту, дуже скоро стала розігріватися; цьому сприяла взаємодія трьох факторів. По-перше, кожна планетозімаль володіла значною кінетичною енергією, яка при ударі перетворювалася в теплову. Хоча теплота і випромінювалася в світовий простір, планета все ж таки зберігала деяку її частину. По-друге, у зв'язку із зростанням молодої планети внутрішні її області піддавалися все більш сильному стисненню, а гравітаційна енергія, що виявляється при цьому, переходила в теплову. нарешті, як третє джерело тепла, яке спочатку могло мати дуже невелике значення, але на відміну від вищеназваних продовжувало діяти незалежно від зовнішніх процесів. Слід назвати також розпад радіоактивних елементів, особливо таких, як уран і торій, а також ізотоп
. Ці елементи, мимоволі розпадаючись, випускали ядра гелію і електрони. У тих місцях, де останні поглиналися навколишньою речовиною, енергія їх руху також перетворювалася в теплоту. Мабуть, внаслідок цього через декілька сотень мільйонів років температура в надрах протопланети на глибині близько 400 км досягла точки плавлення заліза. Крапельки розплавленого заліза почали переміщатися до центру планети і витісняти легший матеріал: формувалося залізне ядро Землі - процес, зв'язаний одночасно з подальшим визволенням гравітаційної енергії і відповідно з додатковим виділенням тепла. Наслідком цього з'явилося цілковите розплавлення перш за все самих центральних частин Землі. У цей процес при подальшому розігріванні все більшою мірою залучалися і зовнішні частини протопланети, доки не відбулося майже повне її розплавлення, що привело до подальшого відособлення речовини. Температурні відмінності між межею ядра і поверхнею Землі зумовили виникнення ефекту, який не лише сприяв розділенню речовини, але, як вже наголошувалося, став дієвим чинником глобально-тектонічних явищ: виникли конвекційні потоки. Легші елементи, такі як кисень, кремній і алюміній з малою домішкою інших елементів, виносилися назовні, входили до складу силікатних сполук і накопичувалися на поверхні розплавленої планети, подібно до шлакового шару. Між зовнішньою корою і залізним ядром зосередилися щільніші силікати, такі як силікати магнію і частково заліза, формуючі мантію Землі.
З цією початковою фазою розвитку Землі було пов'язано перше і в той же час найграндіозніший прояв вулканізму, який пізніше ніколи більше в такій формі не виявлявся. Цей вулканізм, можливо, мав місце ще в той час, коли в надрах Землі тільки починалися процеси плавлення, що ведуть до формування її ядра і із все зростаючою силою захоплюючі її зовнішні частини. Через розриви ще не диференційованої «протокори» могли відбуватися перші газові виверження, а в окремих місцях, можливо, і підйом розплавів. Тепло земних надр недостатньо ефективно проникало назовні, Земля була ще позбавлена захисного шару атмосфери, і на поверхні панували низькі температури світового простору. Спочатку це могло призвести до швидкої конденсації газів, що виділяються, утворюючих льодисті опади, а також до швидкого охолоджування лав, що виливалися. Проте у міру переміщення зони плавлення вгору зовнішні частини Землі також стали набувати пластичності. Через незліченні тріщини протокори, що стає все тонше, зі все зростаючою силою відбувалася дегазація. Земля «закуталася» щільними хмарами пари і газів. Назовні виливалися вогняні розплави з утворенням лавових озер, доки зовнішні області Землі не стали розплавленими. Поверхня Землі була величезним лавовим морем із плаваючими на ньому обривками і брилами застиглої кори, які існували короткий час, потім знищувалися і знову виникали у іншому місці; нарешті в внаслідок значного теплового випромінювання температура земної поверхні знизилася настільки, що стало можливим формування поки що тонкої, але вже постійної кори. Спочатку вона була, слабкодиференційованою і мала базальтовий склад.
Догеологічний етап. Спочатку атмосфера була безкисневою, вона втрачала гелій і водень за рахунок відділення їх в світовий простір. Розвиток органічного життя спричинив появу кисню, концентрація якого поволі підвищувалася. Коли температура земної кори стала нижче за точку кипіння води, остання стала займати певні простори на Землі - виникли перші озерні і морські басейни. З'явилася можливість розмиву і перевідкладення матеріалу, тобто почали формуватися осадкові породи. Таким чином, догеологічний етап розвитку Землі, інколи званий Місячним, тривав порівняно недовго - від утворення першої земної кори до появи гідросфери.
Архейський етап
З поширенням процесу розплавлення на зовнішні зони Протоземлі дегазація стала посилюватися. Врешті-решт молода Земля була оточена щільною оболонкою парів і газів - праатмосферою яка суттєво відрізнялася від сучасної атмосфери не тільки температурою і тиском, а ще й хімічним складом. У неї входили такі ж гази, які виділяються діючими вулканами сучасної геологічної епохи. Вона складалася, очевидно, із двоокису вуглецю, азоту, водяної пари, різних вуглеводнів (наприклад, метану), аміаку, синильної кислоти, сірководня, хлористого водню і інших газоподібних сполук, а також благородних газів. Ця праатмосфера володіла відповідно відновними властивостями. Хмари гарячого газу, очевидно, повністю обкутували Землю протягом тривалого часу, і віддалений спостерігач так само не зміг би розгледіти її поверхню, як і ми - поверхню Венери.
Процес застигання і охолоджування земної кори близько 4 млрд. років тому просунувся настільки, що поступово була досягнута і врешті-решт пройдена точка кипіння води-100 °С. Тоді розпочалося осадження водяної пари з праатмосфери у вигляді дощів, які перший час насилу досягали поверхні Землі внаслідок її все ще високої температури і тут же знову випаровувалися; однак, після того, як поверхня виявилася здатною приймати воду, опади стали випадати з великою силою і у величезних кількостях, при цьому вода просочувала висохлу поверхню і заповнювала пониження. Почалося формування водної оболонки Землі - гідросфери, виникли перші моря.
Ця рання фаза розвитку Землі до утворення гідросфери характеризувалася, отже, винятковим пануванням ендогенних, вулканічних, процесів. Екзогенні процеси, такі, як вивітрювання, знос і осадоутворення, ще не брали в цьому участі - за одним лише виключенням: молода земна (кора випробовувала ще один приплив речовини, хоч і менш інтенсивний; мається на увазі тривале «бомбардування» метеоритами, що зумовило розпушування стародавньої кори і перекриття її відповідним шаром щебеня і пилу. Наслідком цього з'явилося в свою чергу те, що одночасно з випаданням опадів, з праатмосфери, змогли відбуватися процеси сильного змиву, перенесення і відкладення матеріалу, тобто стали формуватися перші осадові породи.
Атмосфера Землі до кінця докембрія містила всього 1% кисню. Збагачення киснем і спад двоокису вуглецю пішли швидшим після того, як в силурі перші рослини почали заселяти сушу. Формування атмосфери, що складається з азоту і кисню, з'явилося в свою чергу передумовою заселення суші в девоні першими земноводними організмами.Х. Раст, відомий вулканолог, говорив: «Вулканізму, що знищив безліч життів, ми зобов'язані - як це не парадоксально! - виникненням життя на Землі взагалі»(4, с. 204)
Ранньопротерозойський етап
Важливою особливістю ранньопротерозойскої історії являється зниження загального теплового потоку і температури на поверхні Землі в порівнянні з археєм, що в цілому привело до збільшення стабільності, жорсткості окремих великих ділянок континентальної земної кори, що вже сформувалася.
До кінця раннього протерозоя неодноразові прояви складчастих, метаморфічних процесів, гранітизації спаяли воєдино розрізнені до цього раніше консолідовані архейскі блоки в єдине ціле. Різко впала тектонічна активність, знизився тепловий потік і наступив спокійніший, власне платформений етап розвитку.
Еволюція органічного життя в післеархейский час на протязі майже 1 млрд. років йшла дуже повільно. Протягом раннього протерозоя, як і в археї, були розвинені переважно прокаріотичні організми - синьо-зелені водорості, сліди життєдіяльності яких у вигляді строматолитів відомі в породах нижнього і особливо верхнього протерозоя багатьох районів світу. На рубежі 2 млрд. років, у середині раннього протерозоя, рівень кисню в атмосфері, очевидно, наблизився до сучасного, і не останню роль в цьому відношенні зіграв розквіт прокариотичних водоростів, які завдяки фотосинтезу виділяли вільний кисень.
Таким чином, геологічні обстановки в раннепротерозойский час були значно різноманітніші, ніж в архейский. До кінця раннього протерозоя відокремився гігантський материк, що складався з цілого ряду континентальних масивів - прообразів майбутніх материків - Пангея-1 і оточений простором з корою океанського типа. Багато вчених вважають, що «…якщо існувала гігантська Пангея-1, то повинна була існувати не менш грандіозна океанська западина - далекий прообраз Тихого океану»(1, с.402)
Пізньопротерозойській етап
На рубежі раннього і пізнього протерозоя (1,7-1,6 млрд. років) в розвитку Землі відбуваються суттєві зміни, і вона вступає в такий історико-геологічний етап, який вже тісно пов'язаний з подальшими етапами молодшої фанерозойскої історії.
У пізньопротерозойский час, після остаточного становлення фундаменту стародавніх платформ, на них починає формуватися теперішній платформений (плитковий) чохол. У пізньому протерозої відбувається формування найбільших рухомих геосинклинальних поясів земної кулі - Середземноморського, Урало-Охотського, Північно-Атлантичного, Тихоокеанського і інших, структур, що є другим типом, існували протягом всього фанерозоя. Між типовими стійкими платформами і рухомими поясами у ряді місць спостерігаються області перехідного типа, що володіють більшою тектонічною мобільністю, ніж платформи, але меншої в порівнянні з рухомими поясами. Таким чином, розпочався розпад гігантського материка Пангеї-1.
Палеозойська ера
Палеозойська ера, що має тривалість в 340 млн. років, охоплює більше половини фанерозоя. Протягом палеозойської ери на земній кулі відбувалися надзвичайно важливі і різноманітні геологічні події. Саме в цей час співіснування рухомих (геосинклінальних) і стабільних - платформених областей визначало головні тенденції геологічної еволюції земної кулі. Слід враховувати, що найголовніші платформи у той час могли знаходитися зовсім в інших місцях, ніж в даний час. Так само і рухомі пояси займали інші простори і володіли іншою конфігурацією, ніж ті складчасті пояси, які ми зараз бачимо. Подібні висновки із неминучістю виходять з палеокліматичних і палеогеологічних реконструкцій.
Палеозойська ера розвитку Землі підрозділяється на два крупні етапи: раннєпалеозойський, що почався ще в пізньому рифеї і венді і що закінчився в силурійському періоді, і пізньопалеозойский, що включав девонський, кам'яновугільний і пермський періоди. Кожний з них в рухомих поясах завершувався складчастістю - каледонскою і герцинскою відповідно, в результаті яких були сформовані протяжні гірничо-складчасті області і системи, до стабільних платформ і що "спаялися" з ними.
Ранній палеозой
Палеомагнітні, палеокліматичні, палеонтологічні і палеогеологічні дані свідчать про те, що в ранньому палеозої існував суперматерик Гондвана, в який входили Африка, Антарктида, Південна Америка і Австралія. Цьому величезному континентальному масиву протистояли північні материки, розділені океанськими басейнами. Материки були невеликі і приблизно відповідали стародавнім епіархейським і епіранньопротерозойськім платформам Китайської, Північно-Американскої, Сибірської, Східно-Європейської. Між ними розташовувалися Палеоазіатський і Палеоатлантичний океани, на місці яких в палеозої існували рухомі пояси. Всі древні платформи, що не входили до складу Гондванського континенту, - Східно-Європейська, Північно-Американска, Сибірська і Китайська в ранньому палеозої відчували занурення, в внаслідок яких морські трансгресії широко поширилися в їх межі і платформи були затоплені мілководними, епіконтинентальними морями, в яких накопичувалися переважно карбонатні опади, місцями лагунні відклади - мергелі, гіпс, кам'яні солі. В той же час древні платформи Гондвани в ранньому палеозої були підведені і лише місцями їх крайові зони піддавалися слабкому опусканню.
З девона чітко виявлялася тенденція замикання океанських басейнів, що намітилася наприкінці раннього палеозою, що привело суттєвих змін в структурному плані основних рухомих (геосинклінальных) поясів. Вони значно ускладнилися, багато їх зон замкнулися. Інші, навпаки, випробували розсовування, розширення, процес формування різноманітних осадково-вулканогенних товщ порід не припинявся, і там відсутні сліди каледонскої складчастості.
Пізній палеозой
Підняття кінця силуру - початку девона охопили великі простори на земній кулі, що дозволяє називати часовий інтервал геократичним, тобто епохою розвитку переважно континентальних обстановок, які до того ж сприяли висушенню клімату і виникненню аридних умов. Гірські системи, що руйнуються, поставляли уламковий матеріал - грубі моласи в міжгірські западини. Знаменитим представником таких червонокольорових молас являється "стародавній червоний пісковик" девонського віку, поширений в каледонідах Європи.
Мезозойська і кайнозойська ери
Найважливішою подією цього часу є розпад суперконтиненту Пангеї-2 і формування сучасного структурного плану земної кори.
Розколювання Пангеї-2 почалося в середньому тріасі, і Неотетіс, який був успадкований від океану Палеотетіс, розділив Лавразію і Гондвану. З ранньої юри Середземноморський пояс вступив в альпійський етап розвитку, причому частина герцинських складчастих споруджень, що сформувалися в пізньому палеозої, знову піддалася роздробленню і опусканню. Подальші події були пов'язані з поступовим розпадом Гондвани і відокремленням материків один від одного. На початку кайнозойської ери Австралія останньою відокремилася від Антарктиди.
Після замикання Прото-Атлантичного океану (океану Япетус) в середньому карбоні в течію приблизно 140 млн. років Лавразія і Гондвана були сполучені разом, поки в ранньоюрський період не виникла система рифтів, уздовж якої розпочалось утворення вже сучасного Атлантичного океану. У середині ранньої юри розкрилася Центральна Атлантика і в цей же час відбувалося розкриття океану Тетіс. На початку ранньої крейди утворилася Південна Атлантика, Північна Атлантика, Атлантичний океан к цьому часу вже був близький до сучасного.
У пізній юрі став формуватися Північний Льодовитий океан, причому його розкриття йшло від Північної Америки до Євразії і наявність серединно-океанського хребта Гакеля і смугових магнітних аномалій свідчить про спредінг як провідний механізм.
Розпад Гондвани привів до утворення сучасного Індійського океану. З пізньої юри з’являється Індійський океан, про що свідчать глибоководні свердловини, що розкрили верхньоюрські опади, що залягають на базальтовій океанській корі.
Тихий океан в мезозої і кайнозої розвивався складно і багато моментів його історії, навіть не настільки віддаленої від наших днів, не можуть бути вирішені однозначно. Судячи з лінійних магнітних аномалій, було висловлене припущення про виникнення в ранній юрі трьох літосферних плит: Кула, Фараллон і Фенікс, і в місці їх потрійного зчленування в юрський час утворилася ще одна Тихоокеанська плита, яка в подальшій історії швидко розширювалася. Надалі відбувалася взаємодія цих плит, їх переміщення, занурення океанської кори в зонах субдукции, що викликало інтенсивний вапняно-лужний вулканізм острівних дуг. Протягом пізньої крейди Тихоокеанська плита, і плита Кула зміщувалися на північ. Океанська кора останньої поглиналася в зоні Алеутської острівної дуги, яка відособила западину Берінгова моря від Тихого океану. Таке ж поглинання океанської кори в зонах субдукції відбувалося в смузі активної околиці Південно-Східної Азії, де сформувалися острівні дуги і околичні моря типу Філіппінського
У кайнозойську еру важливе значення набуло Східно-Тихоокеанське підняття з віссю спредінга на вершині, а плита Фараллон, розташована на схід від цієї осі, стала поглинатися і роздроблялася на плити Кокосову і Наська. На початку неогенового періоду острівні дуги і околичні моря по західній периферії Тихого океану були сформовані приблизно в сучасному вигляді. Швидкість переміщення плит в межах Тихого океану мінялася, і у момент її збільшення вулканізм в острівних дугах ставав енергійнішим.
З переміщенням літосферних плит був пов'язаний розвиток Середземноморського і Тихоокеанського рухомих поясів. Зіткнення Євразії з Африкано-аравійською плитою в олігоцені привело до закриття океану Тетіс, утворенню альпійських гірничо-складчастих споруд і передових прогинів, що сформувалися перед їх фронтом, там, де гірничо-складчасті ланцюги межували із древніми плитами. У всіх прогинах зосереджені родовища нафти і газу, нерідко калійних і кам'яних солей. Складчасті споруди, як правило, насунені на передові прогини із утворенням надвиго-покривної структури. Самі альпійські складчасті системи сильно стислі і в багатьох місцях океанська кора опинилася обдуційованою на континентальну, наприклад, в районі Омана на сході Аравійського півострова.
Прогнози руху тектонічних плит в майбутньому. Пангея Ультіма
Американський вчений Хрістофер Скотезе спробував спрогнозувати подальший рух тектонічних плит при умові, що сучасна їх динаміка збережеться. Сам Х. Скотезе про свої прогнози говорить: «Ми не можемо знати майбутнє напевно, але можемо лише спрогнозувати, куди рухатимуться літосферні плити, і ми не знаємо, що де опиниться». Свої дані Ськотезе засновував на таких дослідженнях:
1. Вивчення історії переміщення плит показало, що з періодом 500-600 мільйонів років блоки континентальної кори збираються в єдиний суперконтинент.
2. Екстраполюючи дані рухи континентів можна розрахувати, коли вони зіткнуться один з одним.
Прогноз Скотезе. Атлантичний і Індійський океани розширюватимуться до тих пір, поки на їх краях не виникнуть зони субдукції, і континенти почнуть стулятися. Більшість континентів і мікроконтинентів пристануть до Євразії.
Через 50 мільйонів років Північноамериканський континент обернеться проти годинникової стрілки і Аляска опиниться в субтропічному поясі. Євразія продовжить обертання за годинниковою стрілкою, і Британські острови опиняться в районі Північного Полюса, тоді як Сибір буде в субтропіках. Середземне море стулиться, і на його місці утворюються гори, порівнянні по висоті з Гімалаями.
Через 200 мільйонів років всі континети знову зіткнутися. Пангея Ультіма буде на 90 відсотків покрита пустелями. На північному заході і південному сході континенту знаходитимуться великі гірські ланцюги.
1. Вулканізм відображає еволюцію Землі протягом її геологічної історії. Безповоротність розвитку Землі виражається в зникненні або різкому зменшенні об'ємів одних типів порід (наприклад, коматитів) разом із появою або збільшенням об'ємів інших (наприклад, лужних порід). Загальна тенденція еволюції свідчить про поступове затухання глибинної (ендогенної) активності Землі і збільшення процесів переробки континентальної кори при магмоутворенні.
2. Вулканізм - індикатор геодинамічних обстановок розтягування і переважаючого стиснення, що існує на Землі. Типоморфним для перших є мантійній вулканізм, для інших - мантійно-коровий і коровий.
3. Вулканізм відображає наявність циклічності на фоні загального незворотного розвитку Землі. Циклічність визначає повторюваність формаційних рядів в одній окремо взятій і в різночасних, але однотипних геологічних структурах.
4. Еволюція вулканізму в геоструктурах Землі є індикатором формування земної кори і її руйнування (деструкції). Ці два процеси безперервно перетворять земну кору, здійснюючи обмін речовиною між твердими оболонками Землі - корою і мантією.
2. Леонов Г.П. Историческая геология. – М.: Изд-во МГУ, 1956. С ил., с.364
3. Леонов Г.П. Историческая геология. Палеозой. – М.: Изд-во МГУ, 1985. С ил., с.381
4. Раст Х. Вулканы и вулканизм: Пер. с нем. – М.: Мир, 1982. – 344с., ил.
5. Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Глобальная эволюция Земли. – М.: Изд-во МГУ. 1991. – 446 с.: ил.
6. Стецюк В.В., Ковальчук І.П. Основи геоморфології: Навч. посіб. /За ред.О.М. Маринина. – К.: Вища шк. ., 2005. – 495 с.: іл. .
7. Фролова Т.И. Вулканизм и его роль в эволюции нашей планеты. // Соросовский Образовательный Журнал,№2, 1996, стр.74-81
8. The Oxford Interactive Encyclopedia
9. http: // geo. web. ru/
10. http: // science. nasa. gov
Антикліналь - форма залягання звичайно шаруватих, осадових або ефузивних, зокрема метаморфізованих порід, антиклиналь є випуклим вигином послідовно нашарованих шарів, при якому внутрішня частина складки, або її ядро, складена древніми породами, а зовнішня - більш молодими. Перегин складки називається замком. При інтенсивній дислокації падіння крил, їх форма дуже різноманітні.
Астеносфера - відносно м'яка, гаряча ділянка мантії (температура близька до температури плавлення), що підстилає холоднішу і твердішу літосферу. Товщина астеносфери близько 100 км, але це розмита величина, оскільки жорсткість зростає.
Вулканологія - наука, що займається сучасними вулканічними процесами.
Геосинкліналь - це складний, більш менш симетричний энсиалический| витягнутий басейн, який в певних зонах і в певні епохи характеризується дуже сильною акумуляцією в основному морських опадів, що включають в деяких зонах і в деякі епохи глибоководні і вулканогенні відкладення.
Геотектоніка - наука, що вивчає структуру земної кори і літосфери і їх еволюцію в часі і просторі.
Літосфер - це жорсткий холодний шар, що включає найбільш верхню частину мантії і вищерозміщену кору. Літосфера має близько 100 км товщини в океанічних областях і 100-400 км в континентальних.
Надвіг - розривне порушення звичайно з пологим (до 45° або не більше 60°) нахилом смістителя, по якому висячий бік піднятий відносно лежачого і насунений на нього.
Спредінг – процес розширення рифтової тріщини,що триває десятки і сотні мільйонів років, внаслідок якої формується виразна знижена поверхня (майбутня океанічна западина), в осьовій частині якої височить серединно-океанічний хребет – результат постійного виливання на підводну поверхню магматичних мас та їх подальшої кристалізації.
Субдукция - руйнування літосфери шляхом ковзання назад в мантію під острівні дуги, часто під кутом 45° і досягнення глибин принаймні 600 км.
Архейський етап
З поширенням процесу розплавлення на зовнішні зони Протоземлі дегазація стала посилюватися. Врешті-решт молода Земля була оточена щільною оболонкою парів і газів - праатмосферою яка суттєво відрізнялася від сучасної атмосфери не тільки температурою і тиском, а ще й хімічним складом. У неї входили такі ж гази, які виділяються діючими вулканами сучасної геологічної епохи. Вона складалася, очевидно, із двоокису вуглецю, азоту, водяної пари, різних вуглеводнів (наприклад, метану), аміаку, синильної кислоти, сірководня, хлористого водню і інших газоподібних сполук, а також благородних газів. Ця праатмосфера володіла відповідно відновними властивостями. Хмари гарячого газу, очевидно, повністю обкутували Землю протягом тривалого часу, і віддалений спостерігач так само не зміг би розгледіти її поверхню, як і ми - поверхню Венери.
Процес застигання і охолоджування земної кори близько 4 млрд. років тому просунувся настільки, що поступово була досягнута і врешті-решт пройдена точка кипіння води-100 °С. Тоді розпочалося осадження водяної пари з праатмосфери у вигляді дощів, які перший час насилу досягали поверхні Землі внаслідок її все ще високої температури і тут же знову випаровувалися; однак, після того, як поверхня виявилася здатною приймати воду, опади стали випадати з великою силою і у величезних кількостях, при цьому вода просочувала висохлу поверхню і заповнювала пониження. Почалося формування водної оболонки Землі - гідросфери, виникли перші моря.
Ця рання фаза розвитку Землі до утворення гідросфери характеризувалася, отже, винятковим пануванням ендогенних, вулканічних, процесів. Екзогенні процеси, такі, як вивітрювання, знос і осадоутворення, ще не брали в цьому участі - за одним лише виключенням: молода земна (кора випробовувала ще один приплив речовини, хоч і менш інтенсивний; мається на увазі тривале «бомбардування» метеоритами, що зумовило розпушування стародавньої кори і перекриття її відповідним шаром щебеня і пилу. Наслідком цього з'явилося в свою чергу те, що одночасно з випаданням опадів, з праатмосфери, змогли відбуватися процеси сильного змиву, перенесення і відкладення матеріалу, тобто стали формуватися перші осадові породи.
Атмосфера Землі до кінця докембрія містила всього 1% кисню. Збагачення киснем і спад двоокису вуглецю пішли швидшим після того, як в силурі перші рослини почали заселяти сушу. Формування атмосфери, що складається з азоту і кисню, з'явилося в свою чергу передумовою заселення суші в девоні першими земноводними організмами.Х. Раст, відомий вулканолог, говорив: «Вулканізму, що знищив безліч життів, ми зобов'язані - як це не парадоксально! - виникненням життя на Землі взагалі»(4, с. 204)
Ранньопротерозойський етап
Важливою особливістю ранньопротерозойскої історії являється зниження загального теплового потоку і температури на поверхні Землі в порівнянні з археєм, що в цілому привело до збільшення стабільності, жорсткості окремих великих ділянок континентальної земної кори, що вже сформувалася.
До кінця раннього протерозоя неодноразові прояви складчастих, метаморфічних процесів, гранітизації спаяли воєдино розрізнені до цього раніше консолідовані архейскі блоки в єдине ціле. Різко впала тектонічна активність, знизився тепловий потік і наступив спокійніший, власне платформений етап розвитку.
Еволюція органічного життя в післеархейский час на протязі майже 1 млрд. років йшла дуже повільно. Протягом раннього протерозоя, як і в археї, були розвинені переважно прокаріотичні організми - синьо-зелені водорості, сліди життєдіяльності яких у вигляді строматолитів відомі в породах нижнього і особливо верхнього протерозоя багатьох районів світу. На рубежі 2 млрд. років, у середині раннього протерозоя, рівень кисню в атмосфері, очевидно, наблизився до сучасного, і не останню роль в цьому відношенні зіграв розквіт прокариотичних водоростів, які завдяки фотосинтезу виділяли вільний кисень.
Таким чином, геологічні обстановки в раннепротерозойский час були значно різноманітніші, ніж в архейский. До кінця раннього протерозоя відокремився гігантський материк, що складався з цілого ряду континентальних масивів - прообразів майбутніх материків - Пангея-1 і оточений простором з корою океанського типа. Багато вчених вважають, що «…якщо існувала гігантська Пангея-1, то повинна була існувати не менш грандіозна океанська западина - далекий прообраз Тихого океану»(1, с.402)
Пізньопротерозойській етап
На рубежі раннього і пізнього протерозоя (1,7-1,6 млрд. років) в розвитку Землі відбуваються суттєві зміни, і вона вступає в такий історико-геологічний етап, який вже тісно пов'язаний з подальшими етапами молодшої фанерозойскої історії.
У пізньопротерозойский час, після остаточного становлення фундаменту стародавніх платформ, на них починає формуватися теперішній платформений (плитковий) чохол. У пізньому протерозої відбувається формування найбільших рухомих геосинклинальних поясів земної кулі - Середземноморського, Урало-Охотського, Північно-Атлантичного, Тихоокеанського і інших, структур, що є другим типом, існували протягом всього фанерозоя. Між типовими стійкими платформами і рухомими поясами у ряді місць спостерігаються області перехідного типа, що володіють більшою тектонічною мобільністю, ніж платформи, але меншої в порівнянні з рухомими поясами. Таким чином, розпочався розпад гігантського материка Пангеї-1.
Палеозойська ера
Палеозойська ера, що має тривалість в 340 млн. років, охоплює більше половини фанерозоя. Протягом палеозойської ери на земній кулі відбувалися надзвичайно важливі і різноманітні геологічні події. Саме в цей час співіснування рухомих (геосинклінальних) і стабільних - платформених областей визначало головні тенденції геологічної еволюції земної кулі. Слід враховувати, що найголовніші платформи у той час могли знаходитися зовсім в інших місцях, ніж в даний час. Так само і рухомі пояси займали інші простори і володіли іншою конфігурацією, ніж ті складчасті пояси, які ми зараз бачимо. Подібні висновки із неминучістю виходять з палеокліматичних і палеогеологічних реконструкцій.
Палеозойська ера розвитку Землі підрозділяється на два крупні етапи: раннєпалеозойський, що почався ще в пізньому рифеї і венді і що закінчився в силурійському періоді, і пізньопалеозойский, що включав девонський, кам'яновугільний і пермський періоди. Кожний з них в рухомих поясах завершувався складчастістю - каледонскою і герцинскою відповідно, в результаті яких були сформовані протяжні гірничо-складчасті області і системи, до стабільних платформ і що "спаялися" з ними.
Ранній палеозой
Палеомагнітні, палеокліматичні, палеонтологічні і палеогеологічні дані свідчать про те, що в ранньому палеозої існував суперматерик Гондвана, в який входили Африка, Антарктида, Південна Америка і Австралія. Цьому величезному континентальному масиву протистояли північні материки, розділені океанськими басейнами. Материки були невеликі і приблизно відповідали стародавнім епіархейським і епіранньопротерозойськім платформам Китайської, Північно-Американскої, Сибірської, Східно-Європейської. Між ними розташовувалися Палеоазіатський і Палеоатлантичний океани, на місці яких в палеозої існували рухомі пояси. Всі древні платформи, що не входили до складу Гондванського континенту, - Східно-Європейська, Північно-Американска, Сибірська і Китайська в ранньому палеозої відчували занурення, в внаслідок яких морські трансгресії широко поширилися в їх межі і платформи були затоплені мілководними, епіконтинентальними морями, в яких накопичувалися переважно карбонатні опади, місцями лагунні відклади - мергелі, гіпс, кам'яні солі. В той же час древні платформи Гондвани в ранньому палеозої були підведені і лише місцями їх крайові зони піддавалися слабкому опусканню.
З девона чітко виявлялася тенденція замикання океанських басейнів, що намітилася наприкінці раннього палеозою, що привело суттєвих змін в структурному плані основних рухомих (геосинклінальных) поясів. Вони значно ускладнилися, багато їх зон замкнулися. Інші, навпаки, випробували розсовування, розширення, процес формування різноманітних осадково-вулканогенних товщ порід не припинявся, і там відсутні сліди каледонскої складчастості.
Пізній палеозой
Підняття кінця силуру - початку девона охопили великі простори на земній кулі, що дозволяє називати часовий інтервал геократичним, тобто епохою розвитку переважно континентальних обстановок, які до того ж сприяли висушенню клімату і виникненню аридних умов. Гірські системи, що руйнуються, поставляли уламковий матеріал - грубі моласи в міжгірські западини. Знаменитим представником таких червонокольорових молас являється "стародавній червоний пісковик" девонського віку, поширений в каледонідах Європи.
Мезозойська і кайнозойська ери
Найважливішою подією цього часу є розпад суперконтиненту Пангеї-2 і формування сучасного структурного плану земної кори.
Розколювання Пангеї-2 почалося в середньому тріасі, і Неотетіс, який був успадкований від океану Палеотетіс, розділив Лавразію і Гондвану. З ранньої юри Середземноморський пояс вступив в альпійський етап розвитку, причому частина герцинських складчастих споруджень, що сформувалися в пізньому палеозої, знову піддалася роздробленню і опусканню. Подальші події були пов'язані з поступовим розпадом Гондвани і відокремленням материків один від одного. На початку кайнозойської ери Австралія останньою відокремилася від Антарктиди.
Після замикання Прото-Атлантичного океану (океану Япетус) в середньому карбоні в течію приблизно 140 млн. років Лавразія і Гондвана були сполучені разом, поки в ранньоюрський період не виникла система рифтів, уздовж якої розпочалось утворення вже сучасного Атлантичного океану. У середині ранньої юри розкрилася Центральна Атлантика і в цей же час відбувалося розкриття океану Тетіс. На початку ранньої крейди утворилася Південна Атлантика, Північна Атлантика, Атлантичний океан к цьому часу вже був близький до сучасного.
У пізній юрі став формуватися Північний Льодовитий океан, причому його розкриття йшло від Північної Америки до Євразії і наявність серединно-океанського хребта Гакеля і смугових магнітних аномалій свідчить про спредінг як провідний механізм.
Розпад Гондвани привів до утворення сучасного Індійського океану. З пізньої юри з’являється Індійський океан, про що свідчать глибоководні свердловини, що розкрили верхньоюрські опади, що залягають на базальтовій океанській корі.
Тихий океан в мезозої і кайнозої розвивався складно і багато моментів його історії, навіть не настільки віддаленої від наших днів, не можуть бути вирішені однозначно. Судячи з лінійних магнітних аномалій, було висловлене припущення про виникнення в ранній юрі трьох літосферних плит: Кула, Фараллон і Фенікс, і в місці їх потрійного зчленування в юрський час утворилася ще одна Тихоокеанська плита, яка в подальшій історії швидко розширювалася. Надалі відбувалася взаємодія цих плит, їх переміщення, занурення океанської кори в зонах субдукции, що викликало інтенсивний вапняно-лужний вулканізм острівних дуг. Протягом пізньої крейди Тихоокеанська плита, і плита Кула зміщувалися на північ. Океанська кора останньої поглиналася в зоні Алеутської острівної дуги, яка відособила западину Берінгова моря від Тихого океану. Таке ж поглинання океанської кори в зонах субдукції відбувалося в смузі активної околиці Південно-Східної Азії, де сформувалися острівні дуги і околичні моря типу Філіппінського
У кайнозойську еру важливе значення набуло Східно-Тихоокеанське підняття з віссю спредінга на вершині, а плита Фараллон, розташована на схід від цієї осі, стала поглинатися і роздроблялася на плити Кокосову і Наська. На початку неогенового періоду острівні дуги і околичні моря по західній периферії Тихого океану були сформовані приблизно в сучасному вигляді. Швидкість переміщення плит в межах Тихого океану мінялася, і у момент її збільшення вулканізм в острівних дугах ставав енергійнішим.
З переміщенням літосферних плит був пов'язаний розвиток Середземноморського і Тихоокеанського рухомих поясів. Зіткнення Євразії з Африкано-аравійською плитою в олігоцені привело до закриття океану Тетіс, утворенню альпійських гірничо-складчастих споруд і передових прогинів, що сформувалися перед їх фронтом, там, де гірничо-складчасті ланцюги межували із древніми плитами. У всіх прогинах зосереджені родовища нафти і газу, нерідко калійних і кам'яних солей. Складчасті споруди, як правило, насунені на передові прогини із утворенням надвиго-покривної структури. Самі альпійські складчасті системи сильно стислі і в багатьох місцях океанська кора опинилася обдуційованою на континентальну, наприклад, в районі Омана на сході Аравійського півострова.
Прогнози руху тектонічних плит в майбутньому. Пангея Ультіма
Американський вчений Хрістофер Скотезе спробував спрогнозувати подальший рух тектонічних плит при умові, що сучасна їх динаміка збережеться. Сам Х. Скотезе про свої прогнози говорить: «Ми не можемо знати майбутнє напевно, але можемо лише спрогнозувати, куди рухатимуться літосферні плити, і ми не знаємо, що де опиниться». Свої дані Ськотезе засновував на таких дослідженнях:
1. Вивчення історії переміщення плит показало, що з періодом 500-600 мільйонів років блоки континентальної кори збираються в єдиний суперконтинент.
2. Екстраполюючи дані рухи континентів можна розрахувати, коли вони зіткнуться один з одним.
Прогноз Скотезе. Атлантичний і Індійський океани розширюватимуться до тих пір, поки на їх краях не виникнуть зони субдукції, і континенти почнуть стулятися. Більшість континентів і мікроконтинентів пристануть до Євразії.
Через 50 мільйонів років Північноамериканський континент обернеться проти годинникової стрілки і Аляска опиниться в субтропічному поясі. Євразія продовжить обертання за годинниковою стрілкою, і Британські острови опиняться в районі Північного Полюса, тоді як Сибір буде в субтропіках. Середземне море стулиться, і на його місці утворюються гори, порівнянні по висоті з Гімалаями.
Через 200 мільйонів років всі континети знову зіткнутися. Пангея Ультіма буде на 90 відсотків покрита пустелями. На північному заході і південному сході континенту знаходитимуться великі гірські ланцюги.
Висновки
В роботі були розглянуті проблеми розвитку і становлення ідей мобілізму у науковому світі, а також розглянули історію розвитку планети Земля на основі цієї теорії. Таким чином, дослідження вулканізма необхідно тому, що:1. Вулканізм відображає еволюцію Землі протягом її геологічної історії. Безповоротність розвитку Землі виражається в зникненні або різкому зменшенні об'ємів одних типів порід (наприклад, коматитів) разом із появою або збільшенням об'ємів інших (наприклад, лужних порід). Загальна тенденція еволюції свідчить про поступове затухання глибинної (ендогенної) активності Землі і збільшення процесів переробки континентальної кори при магмоутворенні.
2. Вулканізм - індикатор геодинамічних обстановок розтягування і переважаючого стиснення, що існує на Землі. Типоморфним для перших є мантійній вулканізм, для інших - мантійно-коровий і коровий.
3. Вулканізм відображає наявність циклічності на фоні загального незворотного розвитку Землі. Циклічність визначає повторюваність формаційних рядів в одній окремо взятій і в різночасних, але однотипних геологічних структурах.
4. Еволюція вулканізму в геоструктурах Землі є індикатором формування земної кори і її руйнування (деструкції). Ці два процеси безперервно перетворять земну кору, здійснюючи обмін речовиною між твердими оболонками Землі - корою і мантією.
Список використаної літератури
1. Короновский Н.В., Якушова А.Ф. Основы Геологии: Учебное издание – М.: Высшая школа, 1991. – 562с., ил.2. Леонов Г.П. Историческая геология. – М.: Изд-во МГУ, 1956. С ил., с.364
3. Леонов Г.П. Историческая геология. Палеозой. – М.: Изд-во МГУ, 1985. С ил., с.381
4. Раст Х. Вулканы и вулканизм: Пер. с нем. – М.: Мир, 1982. – 344с., ил.
5. Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Глобальная эволюция Земли. – М.: Изд-во МГУ. 1991. – 446 с.: ил.
6. Стецюк В.В., Ковальчук І.П. Основи геоморфології: Навч. посіб. /За ред.О.М. Маринина. – К.: Вища шк. ., 2005. – 495 с.: іл. .
7. Фролова Т.И. Вулканизм и его роль в эволюции нашей планеты. // Соросовский Образовательный Журнал,№2, 1996, стр.74-81
8. The Oxford Interactive Encyclopedia
9. http: // geo. web. ru/
10. http: // science. nasa. gov
Додаток № 1
СловникАнтикліналь - форма залягання звичайно шаруватих, осадових або ефузивних, зокрема метаморфізованих порід, антиклиналь є випуклим вигином послідовно нашарованих шарів, при якому внутрішня частина складки, або її ядро, складена древніми породами, а зовнішня - більш молодими. Перегин складки називається замком. При інтенсивній дислокації падіння крил, їх форма дуже різноманітні.
Астеносфера - відносно м'яка, гаряча ділянка мантії (температура близька до температури плавлення), що підстилає холоднішу і твердішу літосферу. Товщина астеносфери близько 100 км, але це розмита величина, оскільки жорсткість зростає.
Вулканологія - наука, що займається сучасними вулканічними процесами.
Геосинкліналь - це складний, більш менш симетричний энсиалический| витягнутий басейн, який в певних зонах і в певні епохи характеризується дуже сильною акумуляцією в основному морських опадів, що включають в деяких зонах і в деякі епохи глибоководні і вулканогенні відкладення.
Геотектоніка - наука, що вивчає структуру земної кори і літосфери і їх еволюцію в часі і просторі.
Літосфер - це жорсткий холодний шар, що включає найбільш верхню частину мантії і вищерозміщену кору. Літосфера має близько 100 км товщини в океанічних областях і 100-400 км в континентальних.
Надвіг - розривне порушення звичайно з пологим (до 45° або не більше 60°) нахилом смістителя, по якому висячий бік піднятий відносно лежачого і насунений на нього.
Спредінг – процес розширення рифтової тріщини,що триває десятки і сотні мільйонів років, внаслідок якої формується виразна знижена поверхня (майбутня океанічна западина), в осьовій частині якої височить серединно-океанічний хребет – результат постійного виливання на підводну поверхню магматичних мас та їх подальшої кристалізації.
Субдукция - руйнування літосфери шляхом ковзання назад в мантію під острівні дуги, часто під кутом 45° і досягнення глибин принаймні 600 км.
