Мобилизм и зона спрединга

Аннотация

мобилизм тектоника спрединг океан

В данной курсовой работе на тему "Мобилизм и зона спрединга" рассматриваются следующие вопросы: во введении опрелена актуальность темы, выделены основные задачи и цели работы; в первом разделе рассматриваются: новая глобальная тектоника литосферных плит как современный вариант мобилизма, гипотеза мобилизма; во втором разделе проводится статистический анализ спрединга дна океанов и его влияния на глобальные изменения климата, в третьем разделе детально изучены и проанализированы противоречия в гипотизе мобилизма и концепции зон спрединга. В выводах приводятся результаты статистического анализа проведенного в курсовой работе, и подводится общий итог проделанной работы.

Курсовая работа состоит из: 63 страниц, 8 приложений, 38 литературных источников.

Цель работы: раскрыть понятия "мобилизма" и зоны спрединга. Описать конкретные зоны спрединга и теорию мобилизма.

Объект исследования: изображения, рисунки океанического дна.

Ключевые слова: мобилизм, зона спрединга, океаническое дно, тектоника, литосферные плиты.

План

Введение

Раздел I. Новая глобальная тектоника литосферных плит как современный вариант мобилизма

1.1 Общая характеристика мобилизма

1.2 Основные положения концепции тектоники литосферных плит

.3 Гипотеза современного мобилизма

Раздел II. Зоны спрединга и их роль в развитии Земли

.1 Рифтогенез и определение зон спрединга

2.2 Новейшие рифтовые структуры и активизация спрединговых зон ложа океана

2.3 Состав магматических пород в зонах спрединга

2.4 Статистический анализ спрединга дна океанов и его влияния на глобальные изменения климата

Раздел III. Противоречия в гипотизе мобилизма и концепции зон спрединга

3.1 Историко-геологические аргументы

.2 Анализ геофизических материалов

Выводы

Словарь основных терминов

Список использованных литературных источников

Приложения

Введение

Актуальность темы курсовой работы

Проблема происхождения и эволюции океанов (равно как и Земли в целом) остается актуальной уже более 200 лет, начиная с Джеймса Геттона (J. Hutton), основоположника плутонизма, автора книги "Theory of the Earth", 1775 г. [Хаин, 1996; Кэри, 1991].

Актуальность изучения спрединга дна океанов впервые отметил в 1888 г. "отец современной морской геологии" [Кеннет, 1987, с.16], Джон Мерей (J. Murray) [Murray, 1888], издавший совместно с Й. Хьортом (J. Hjort) монографию "Глубины океана" [Murray, Hjort, 1912].

Сейчас известно, что из-за незначительной роли экзогенных процессов в океанах, вся эволюция океанов зафиксирована в рельефе дна в практически неискаженном виде, что является важнейшей предпосылкой для успешной дешифровки этой информации. Но к началу 21-го века в науках о Земле сложилось удручающее положение: несмотря на гигантский прирост знаний по рельефу, геологии и геофизике дна океанов за последние десятилетия, до сих пор не удается построить единую непротиворечивую концепцию мобилизма, что отмечается во многих обзорах [Власов, 1995; Казанский, 1980-2006; Пущаровский, 1991; Хаин, 1987, 2002, и др.]. И не будет преувеличением сказать, что главными в решении этой, остающейся актуальной задачи представляются вопросы происхождения и эволюции современных океанов (а здесь "проблема проблем", по В.Е. Хаину, - происхождение Тихого океана [Хаин, 1987]), т.е. самый последний, занимающий менее 5% во времени, отрезок геологической истории, но наиболее полно обеспеченный фактическим материалом - геологическими и геофизическими данными.

В настоящее время, во многом благодаря широкомасштабным промерам глубин для проектов бурения DSDP и ODP, а также спутниковой альтиметрии [Sandwell, 1990], имеются глобальные базы цифровых данных различной детальности по топографии земной поверхности, позволяющие получить уточненные и совершенно новые данные по распределению высот рельефа дна (батиметрии) океанов в пространстве и во времени, пригодных для геодинамической интерпретации.

Гипотеза тектотоники литосферных плит относится к мобилистской и на данное время является одной из наиболее актуальных и наиболее проясняющей тектонические явления. Эта гипотеза, которая основанна на представлении изменения дна океана, выдержала испытание временем в глобальном масштабе, особенно применительно к последнему миллиарду лет.

Целью написания курсовой работы является изучение концепции мобилизма и зон спрединга. Важнейшей, из задач данной работы является анализ предшествующих фундаментальных гипотез развития земной коры, которые в свою очередь явились основой для возникновения тектоники литосферных плит. Некоторые гипотезы считаются фиксизсткими и базируются на геосинклинальной основе. Геосинклинальная парадигма базировалась на континентальной геологии.

С появлением данных о геологическом строении океанов, начали развиваться мобилистские идеи дрейфа континентов и тектоники плит. Плиты, которые движутся в разные стороны от спрединговых хребтов, образующих Мировую рифтовую систему, с последующим погружением плит в мантию, в глубоководных желобах.

Основными задачами написания работы являются разработка концепции тектоники литосферных плит и представлений образования зон спрединга дна океанов.

Определение основных положений и противоречий тектоники литосферных плит, косвенных доказательств зон спрединга на основе цикличности в эволюции океанических впадин, а также палеотектонических реконструкций.

Структура и объем работы

Курсовая работа состоит из введения, трех разделов и девяти подразделов, выводов, словаря основных терминов используемых при написании курсовой работы, списка использованной литературы (38 источника), восьми приложений.

В первом разделе рассматриваются: новая глобальная тектоника литосферных плит как современный вариант мобилизма, гипотеза мобилизма.

Во втором разделе проводится статистический анализ спрединга дна океанов и его влияния на глобальные изменения климата.

В третьем разделе детально изучены и проанализированы противоречия в гипотизе мобилизма и концепции зон спрединга.

Курсовая работа общим объемом 63 стр.

Раздел I. Новая глобальная тектоника литосферных плит как современный вариант мобилизма

1.1 Общая характеристика мобилизма

Догадки об ином, отличном от современного взаимном расположении континентов высказывались, неоднократно начиная с эпохи великих географических открытий. Сходство очертаний противоположных берегов Атлантического океана казалось разительным и наталкивало на мысль, что некогда Южная Америка и Африка примыкали друг к другу, образуя единый массив суши.

Гипотезу о горизонтальных перемещениях, или дрейфе, материков впервые наиболее полно обосновал немецкий геофизик А. Вегенер в своей книге "Происхождение материков и океанов", опубликованной в 1915 г. Этот ученый стал родоначальником так называемого мобилизма (от французского mobile - подвижный) - направления в геологии и геофизике, отстаивающего возможность крупных горизонтальных перемещений континентов. Вегенер отметил также, что 350-200 млн. лет назад и в геологическом строении атлантических берегов Африки и Южной Америки, Европы и Северной Америки имелись сходные черты.

Немецкий ученый попробовал восстановить прежнее расположение континентов. Получилось, что в конце палеозоя (300 млн. лет назад) не было не только Атлантического, но и Индийского океанов, зато "великий" Тихий океан был еще больше. А все континенты составляли тогда единый гигантский массив суши, названный Вегенером "Пангея" (от греческого "пан" - все; "гея" - земля). С начала мезозоя (225 млн. лет) Пангея стала распадаться, а ее осколки - современные материки - "отлетели" в разные стороны.

Вегенер предположил, что легкие континенты как бы плавают в подстилающем их более плотном и пластичном субстрате (в океанах он выходит почти к поверхности дна) наподобие дрейфующих льдов. Коллеги Вегенера - геофизики, изучив характер прохождения сейсмических волн при землетрясениях, вскоре подтвердили, что действительно дно океанов подстилается более плотными вулканическими "базальтовыми" породами, уходящими под гранитные континенты. Но стало известно также, что вещество Земли остается твердым (а не пластичным) вплоть до ядра Земли - до глубины 2900 км. И геофизики наложили решительное "вето" даже на мысль о возможном дрейфе материков. По их мнению, в природе нет сил, способных перемещать твердые континенты по твердому субстрату, в который континенты, как и любое плавающее тело, должны быть глубоко погружены. [3, c. 497-500]

Несмотря на "запрет" геофизиков, для многих геологов мобилизм постоянно оставался главной рабочей гипотезой. И это не удивительно. За прошедшие полвека аргументы Вегенера о сходстве геологического строения и истории развития южных материков не только не утратили своего значения, но значительно усилились.

В Антарктиде, например, позднепалеозойские ледниковые отложения были найдены там, где их распространение предсказывалось в мобилистских реконструкциях. Там же обнаружили скелеты ископаемых земноводных - лабиринтодонтов, живших в каменноугольное время и на других материках южного полушария. Выяснилось, что мезозойская флора Индии не имеет ничего общего с соседними сибирскими или китайскими растительными сообществами, но во многом совпадает с растительностью гораздо более удаленных от нее материков южного полушария. (Приложение А)

Приходится допускать, и это делают почти все исследователи, что в конце палеозоя - начале мезозоя современные континенты южного полушария и Индия входили в состав единого обширнейшего материка.

Правда, большинство ученых не соглашаются с мобилистскими перемещениями континентов, а принимая местоположение континентов на Земле неизменным, фиксированным, полагают, что в прошлом на месте нынешних впадин Атлантического и Индийского океанов располагались обширные участки суши. Они-то, по их мнению, и служили сухопутными мостами для миграций фауны и флоры. Однако в структуре дна этих океанов не обнаружено остатков "мостов", а бесследно исчезнуть они не могли. Вот почему многие геологи и палеонтологи склоняются к идеям мобилизма.

Объяснения мобилистов территориального распространения позднепалеозойских ледниковых отложений также выглядят более изящными и логичными.

В последние годы мобилистские построения вновь стали "входить в моду". Главными виновниками этого стали не геологи с их многочисленными, но не решающими доводами, а сами геофизики (парадоксально, если вспомнить их "вето"), точнее, магнитологи. Оказалось, что фактические данные по намагниченности горных пород получают более стройное и логичное объяснение, если вводить поправку на перемещения континентов. Так, в четвертичном периоде (последние 1-2 млн. лет) положение магнитных полюсов было близким к современному и одинаковым для всех континентов. Но чем древнее породы, изучаемые магнитологами, тем дальше оказывалось положение былого магнитного полюса от современного, причем у каждого континента расхождение получается индивидуальным. Значит, если предполагать неподвижность материков, выходит, что древнее магнитное поле Земли в отличие от современного дипольного (двухполюсного) было мультипольным (многополюсным), т. е. на Земле было множество северных и такое же количество южных магнитных полюсов.

Странная картина с многочисленными полюсами сменяется привычной двухполюсной и для геологического прошлого, если только "вернуть" материки на те места, которые они должны были занимать когда-то в соответствии с мобилистскими концепциями.

Современные данные палеомагнетизма позволили мобилистам приобрести новых приверженцев, хотя убежденных противников по-прежнему оставалось больше. И те и другие предпринимают неоднократные попытки, чтобы проверить, насколько согласуется новейший фактический материал с построениями Вегенера. (Приложение Б)

Сходимость противоположных берегов Атлантического океана пытались оценить даже с помощью электронно-вычислительной машины. Совмещали не современные береговые линии (которые могут претерпевать быстрое изменение), а края континентов по контуру материкового склона, который проходит в океане на глубине около 1 км. Совпадение получилось более чем удовлетворительное. [7, c. 21-22]

Противники мобилизма полагают, что упомянутые многочисленные совпадения случайны. Например, советский геофизик Е. Н. Люстих считает, что контуры самых разных материков имеют сходные очертания. По его мнению, достаточно хорошо совпадают тихоокеанское и атлантическое побережья одного и того же материка - Южной Америки. Они никак и никогда не могли примыкать друг к другу. Такого рода возражения предвидел еще Вегенер. Он подчеркивал, что многочисленные обрывки газеты можно совместить друг с другом по-разному, но правильной будет только одна реконструкция: когда строки текста на краях смежных обрывков продолжают друг друга, т. е. когда совмещенные строки можно прочитать.

Мерилом истинности реконструкций мобилистов как раз и служат многочисленные совпадения "строчек" геологической летописи, обрывающиеся на краях материков. Все же и в старых и в новых аргументах мобилистов их противники находили слабые стороны. Кроме того, в запасе всегда оставался уже упоминавшийся "козырной" довод: в природе не известны силы, способные передвигать материки. Но в самое последнее время положение резко изменилось: новые факты, полученные при геофизических исследованиях и глубоководном бурении в океанах способствовали тому, что мобилизм из полуфантастической гипотезы стал гипотезой рабочей, конструктивной.

1.2 Основные положения концепции тектоники литосферных плит

С самого начала становления научной геологии, с середины XVIII в., ее главной задачей было объяснение причин движений земной коры, изменений ее структуры и явлений магматизма. С этой целью последовательно выдвигались различные гипотезы: поднятия, контракции, пульсационная, ротационная, расширения Земли, глубинной дифференциации и, наконец, дрейфа материков. Каждая из этих гипотез опиралась на какую-то реально наблюдаемую сторону тектонических процессов и, в конечном счете, терпела неудачу, так как не учитывала их действительного многообразия и (или) не могла предложить удовлетворительного их механизма. Ближе всего к истине, как потом оказалось, подошла гипотеза дрейфа материков А. Вегенера, но она не смогла предложить убедительный механизм этого дрейфа. [5, c. 33-50]

В конце 50-х - начале 60-х годов началось интенсивное геолого-геофизическое исследование океанов и был сделан ряд принципиально важных геофизических открытий. Было установлено существование астеносферы и тем самым слоя, по поверхности которого возможно относительное перемещение литосферы. Было подтверждено отличие мощности и состава океанской коры от континентальной. Было обнаружено существование грандиозной системы срединно-океанских хребтов и рифтов. В океане были открыты линейные знакопеременные магнитные аномалии, параллельные и симметричные относительно осей срединных хребтов. Было открыто также явление периодических инверсий магнитного поля Земли.

Горные породы оказались обладающими остаточной намагниченностью, позволяющей восстановить их положение в древнем магнитном поле. На этой основе возникло новое научное направление-палеомагнетизм, первые же результаты которого показали, что материки испытали значительные перемещения, прежде чем занять свое современное положение.

Все эти и некоторые другие новые открытия не укладывались ни в одну тектоническую гипотезу фиксистского направления и заставили вспомнить о гипотезе Вегенера, которая к тому времени насчитывала лишь очень немногочисленных сторонников. В 1961-1968 гг. усилиями американских, английских, канадских и французских геофизиков и геологов были разработаны основы новой мобилистской теории, первоначально больше известной как новая глобальная тектоника, а затем тектоника плит(точнее, тектоника литосферных плит). Зародышем ее явилась идея об образовании океанов в результате раздвижения континентов и разрастания пространства молодой океанской коры начиная от осей срединно-океанских хребтов. Этот процесс был впервые описан американскими геологом Г. Хессом и геофизиком Р. Дитцем и получил от последнего название спрединга океанского дна (спрединг буквально означает распространение, разрастание).

Были октрыты также трансформные разломы, а также нарисована общая картина смещений литосферных плит. [4, c. 11-19]

Новой концепции повезло - она вскоре начала получать фактическое подтверждение. В том же 1968 г. началось глубоководное бурение с американского судна "Гломар Челленджер", и уже первый профиль буровых скважин в Южной Атлантике <#"795962.files/image001.gif">

Расположение континентов в геологическом прошлом, по А Вегенеру.

Приложение Б

Пермокарбоновое оледенение

А - на современной географической карте;

Б - на палеографической карте А. Вегенера

Приложение В

Распространение кайнозойских континентальных рифтовых зон и систем и океанических спрединговых поясов Земли

- внутриокеанические спрединговые пояса;

- активныеосевые зоны спрединговых поясов и пересекающие их крупнейшие трансформные разломы;

- отмершие осевые зоны спрединговых поясов;

- континентальные рифтовые зоны и системы;

- стабильные ядра континентов - древние платформы;

- подвижныепояса разного возраста в пределах континентов и их окраин;

- области дна океанов вне кайнозойских спрединговых поясов преимущественно с мезозойской корой океанского типа.

Приложение Г

Типы структуры континентальных рифтовых зон в поперечном разрезе

а - грабен; б - ступенчатый грабен; в - клавиатура блоков; г - асимметричный грабен; д - полуграбен; е - система из нескольких односторонне наклонённых блоков; ж - система из односторонне наклонённых блоков, относительно смещённых по листрическим сбросам и "опирающихся" на субгоризонтальную поверхность срыва растяжения (детачмент).

В пределах рифтовых впадин показаны заполняющие их отложения.

Приложение Д

Принципиальная модель глубинного строения "зрелой" континентальной рифтовой зоны в поперечном разрезе.

Горизонтальные стрелки показывают направление горизонтального растяжения коры и верхней мантии.

Вертикальные - подъём верхней мантии и аномально повышенный тепловой поток под рифтовой зоной

Приложение Е

Блок-диаграмма строения фрагмента внутриокеанского спредингового пояса

- астеносфера, 2-7 - разновозрастные комплексы ультраосновных и основных пород океанской коры:

- ультраосновные породы, образовавшиеся из нижней части магматического очага("кумулятивный комплекс"),

- существенно основные породы (габброиды), образовавшиеся из верхней части магматического очага,

- комплекс параллельных базальтовых даек,

- комплекс базальтовых лав, частично пронизанных дайками,

6 - возрастные генерации океанской коры, соответствующие разным стадиям спрединга,

- ограниченное сбросами дно осевой рифтовой долины, сложенное базальтовыми лавами с подводными вулканическими аппаратами,

- близповерхностный магматический очаг с расплавом основного состава в верхней части и ультраосновного в нижней;

- конвективные течения магмы в очаге;

- толща океанских осадков;

- разновозрастные стратиграфические комплексы океанских осадков;

- направления, по которым происходит расширение океанской коры на флангах спредингового пояса.

Приложение Ж

Диаграмма основных этапов эволюции рифтогенеза и спрединга в истории Земли.

Непрерывными линиями показаны периоды активного развития рифтовых зон (расхождение - фазы растяжения коры, сближение - фазы сжатия),

прерывистыми - периоды покоя,

синим цветом - периоды раздвижения зон спрединга,

красным - фазы последующего сжатия

Приложение З

Дискриминационные диаграммы, основанные на различии состава современных вулканитов разных геодинамических обстановок.- по Дж. Пирсу и Дж. Канну (1973);- по Д. Буду и др. (1979). MORB - базальты срединно-океанских хребтов (N - нормальный тип; Р - над мантийными "плюмами");- островодужные толеиты;- известково-щелочные базальты;- внутриплитные базальты;- базальты деструктивных границ, (островных дут и активных континентальных окраин).