Історична геологія

7.

6.

«Поняття про тектонічні цикли та епохи складчастості й горотворення»

Той факт, що поверхня земної кулі зазнавала циклічних змін було відмічено ще у ХІХ ст. французьким геологом М. Бертраном (1886). Він виділяв 4 цикли горотворення.

На даний час в історії Землі виділяють 12 ТЕКТОНІЧНІЧНИХ ЦИКЛІВ:

1) картахейський – проходив (4.5-3.5) млрд. років тому;

2) ранньоархейський – (3.5-3) млрд. років тому;

3) пізньоархейський (біломорський) - (3-2.6) млрд. років тому;

4) ранньопротерозойський (ранньокарельський) - (2.6-1.7) млрд. років тому;

5) середньопротерозойський (пізньокарельський) - (1.7-1.4) млрд. років тому;

6) ранньорифейський (готський) - (1.7-1.4) млрд. років тому;

7) середньорифейський (гренвільський) - (1.4-1) млрд. років тому;

8) БАЙКАЛЬСЬКИЙ (на тектонічній карті позначається сіро-зеленим кольором) – 1000-550 млн. років тому;

9) ранньопалеозойський (КАЛЕДОНСЬКИЙ) (на тектонічній карті позначається фіолетовим кольором) – 545-375 млн. років тому;

10) пізньопалеозойський (ГЕРЦИНСЬКИЙ) (на тектонічній карті позначається коричневим кольором) – 375-220 млн. років тому;

11) МЕЗОЗОЙСЬКИЙ (кіммерійський) (на тектонічній карті позначається зеленим кольором) – 220-80 млн. років тому;

12) кайнозойський (АЛЬПІЙСЬКИЙ) (на тектонічній карті позначається жовтим кольором) – почався 80 млн років тому і триває нині.

В межах названих циклів мають місце, як тривалі еволюційні етапи для яких характерно переважно осадконакопичення, так і короткі, бурхливі етапи революційного розвитку. Останні ще називають епохами складчастості та горотворення.

Для еволюційних етапів характерні:

- широкий розвиток прогинів у геосинкліналях і накопичення

осадочно-вулканогенних товщ значної потужності;

- формування прогинів на платформах та розвиток трансгресій;

- розвиток неглибоких морів на значних ділянках платформ, що стало причиною формування вологого, теплого клімату та інтенсивного вирівнювання рельєфу;

- створення сприятливих умов для бурхливого розвитку рослинності. Такий режим на планеті називають ТАЛАСОКРАТИЧНИМ (гр.- море й сила) або «пануванням моря».

Для епох складчастості та горотворення характерні:

- широкий розвиток орогенних процесів у геосинкліналях;

- інтенсивні прояви глибинного та наземного магматизму в геосинкліналях;

- резонансні підняття на прилеглих ділянках платформ і пов’язані з цим регресії морів;

- поява різноконтрастного рельєфу суходолу суттєво ускладнює циркуляцію атмосфери, що посилює контрастність кліматичних зон, розширення азидних зон, появу наземних зледенінь;

- різкі зміни фізико-географічних умов на планеті призводять до вимирання одних та появи інших видів рослин і тварин. Такий режим називають ГЕОКРАТИЧНИМ (гр.- земля, суходіл і сила) або «пануванням суходолу».

«Основні погляди на еволюцію земної кори й літосфери»

В процесі розвитку геологічної науки висловлювалось багато думок і поглядів на різноманітні процеси, які проходять у товщі та на поверхні Землі і впливають на розвиток земної кори й літосфери.

На даний час домінуючими є 3 основні напрямки поглядів:

1) гіпотези пов’язані зі зміною об’єму Землі; 2) гіпотези внутрішнього розподілу речовини Землі, в якому провідними є вертикальні переміщення блоків земної кори. Ці гіпотези називаються ще концепцією ФІКСИЗМУ (фр.- закріплвання); 3) гіпотези горизонтальних переміщень материків або літосферних плит. Їх ще об’єднують під спільною назвою - концепції МОБІЛІЗМУ (фр.-лат. - рухомий).

ГІПОТЕЗИ ПОВЯЗАНІ ЗІ ЗМІНОЮ ОБЄМУ ЗЕМЛІ:

• Гіпотеза контракції (лат. - стискання) була дуже популярною у ХІХ і на початку ХХ століття. Її основоположником був французький геолог Елі де Бомон. Він використав погляди Канта-Лапласа, згідно з якими Земля на початкових стадіях свого розвитку була розплавленою, а її поступове охолодження супроводжувалось зменшенням об’єму.

Ця гіпотеза панувала до початку ХХ ст. австрійський вчений Е. Зюсс, користуючись нею навіть написав свою працю «Лице Землі». Устої даної гіпотези особливо сильно похитнулись коли було сформульовано вчення про геосинкліналі та платформи (всередині ХХ ст.) та відкрито явище природної радіоактивності.

• Гіпотеза розширення Землі. Першим її висловив у 1933 році німецький вчений О. Хільгенберг. Згідно даної гіпотези, радіус Землі був 3.5-4 тисячі км, а об’єм набагато менший ніж зараз. Вважалось, що вся Земля була покрита материковою корою. Планета почала розширюватись з палеозою або мезозою. Це призвело до розтріскування суцільної кори та формування окремих континентів.

Прихильники цієї гіпотези вважають, що за останні 345-350 мільйонів років поверхня Землі збільшилась у двоє, але це абсолютно неможливо з точки зору фізики. Крім того, дана гіпотеза не пояснює процесів складчастості, тектонічних рухів та ін..

• Пульсаційна гіпотеза є спробою синтезу попередніх гіпотез. Згідно даної гіпотези Земля то стискалась то розширювалась. В епохи «розширення» утворювались розломи, які супроводжувались інтенсивним магматизмом, а в епохи «стискання» формувались складчасті споруди та гранітні інтрузії. Такої думки дотримувались російські вчені В.О. Обручєв та М.А. Усов і американський геолог В. Бухер.

Підтвердженням цієї гіпотези є дані палеомагнетизму, які свідчать, що радіус Землі протягом останніх 500 років коливався в межах 10%.

КОНЦЕПЦІЯ ФІКСИЗМУ:

Прихильники цієї концепції вважають, що розташування континентів протягом геологічної історії було незмінним. Вони віддають перевагу вертикальним рухам речовини майже повністю відкидаючи горизонтальне переміщення блоків земної кори або літосфери.

Найвідомішими прибічниками концепції фіксизму були нідерландський вчений Р. Ван Беммелен та російський фахівець з геотектоніки В.В. Білоусов. Вони розробили гіпотезу глибинної диференціації. Її суть полягає в тому, що головною причиною еволюції земної кори є гравітаційна диференціація речовини мантії і дещо менший вплив на цей процес має радіогенний розігрів.

Найактивнішою зоною диференціації є астеносфера. Тут утворюються астеноліти (базальти у вигляді крапель зливаються у великі масиви), які охолоджуючись стабілізують тектонічний режим і зумовлюють встановлення платформених умов.

Утворення океанічних западин В.В. Білоусов пояснює процесами базифікації (гр. - «основа») земної кори, завдяки яким відбувається наступне:

1) спочатку виливи базальтів на поверхню континентальної земної

кори зумовлюють збільшення її щільності;

2) потім земна кора разом із важкими ультраосновними інтрузіями

прогинається і занурюється в мантію;

3) в мантії базальтовий шар заміщується ультраосновними

породами, а гранітний – базальтовими, завдяки чому формується океанічна земна кора.

В.В. Білоусов допускав, що утворення океанів відбувалось від периферії до центру (до серединно-океанічних хребтів). Він також вважав, що материки, які складали Гондвану, були з’єднані ділянками суші, котрі з часом опустилися. Самі ж материки залишилися при цьому незмінними.

Основними недоліками концепції фіксизму є:

- непереконливість доказів щодо процесів формування океанічної кори;

- заперечення існування планетарних зон розтягу та стискання.

КОНЦЕПЦІЯ МОБІЛІЗМУ:

Початком мобілістичних уявлень стала гіпотеза дрейфу (голл.- «плавати») материків (її основоположниками незалежно один від одного стали Ф. Тейлор (США) у 1910 році та А. Вегенер (Німеччина) – у 1912).

А.Вегенер вніс особливий вклад у розробку цієї гіпотези. В 1915 році він написав книгу «Походження материків і океанів», у якій висловив свої основні думки. Зокрема, звертав увагу на подібність обрисів материків та їх флори і фауни, а також на наявність запасів вугілля по всій північній півкулі.

Він вважав, що під дією припливних сил, спрямованих зі сходу на захід, і відцентрових сил, спрямованих до екватора, в палеозої материки об’єднались у єдиний континентальний масив – Пангею.

У середині мезозою під дією тих же сил Пангея стала розколюватись, а новоутворені материки почали розходитись один від одного в широтному напрямку ковзаючи по базальтовому шару.

Передні краї материків, внаслідок опору базальтового ложа, зминались у складки й утворювали гори (Кордильєри, Анди), а на звільнених материками територіях панувала базальтова кора, характерна для ложа океанів.

Основними недоліками концепції мобілізму є:

- недостатність (за даними геофізичних досліджень) припливних і

відцентрових сил для приведення в рух материків;

- ігнорування ролі геосинкліналей у розвитку земної кори.

Ідеї А.Вегенера втратили своє значення в 40-х роках ХХ ст., але в кінці 50-х на початку 60-х років ХХ ст. знову відродилися через гіпотезу НЕОМОБІЛІЗМУ. Вона виникла завдяки виявленню планетарної системи серединно-океанічних хребтів і рифтових зон, а також завдяки досягненням у галузі палеомагнетизму.

В цей час (50-60 – ті роки ХХ ст.) з’являється ряд гіпотез об’єднаних у єдинуконцепцію ТЕТОНІКИ ЛІТОСФЕРНИХ ПЛИТ:

1) Гіпотеза спредингу (розсування) – обґрунтована в 1962 році американськими вченими – геологом Г. Хессом та геофізиком Р. Дітцем. Суть гіпотези полягає в тому, що на дні рифтових долин серединно-океанічних хребтів періодичні виверження базальтової лави призводять до розсування блоків літосфери та постійного формування нових ділянок океанічного дна. При цьому спостерігається наступна закономірність: чим далі від дна рифтової долини, тим земна кора старіша.

Дана гіпотеза була підтверджена в 1963 році у роботах англійських геофізиків Ф.Вайна і Д. Метьюза. Аналізуючи результати, одержані під час дослідження магнітних аномалій, вони встановили, що в районі серединно-океанічних хребтів дійсно наймолодші ділянки земної кори. Це було підтверджено також результатами глибоководного буріння.

2) Канадський геолог Д. Уїлсон (Вілсон) у 1965 році виділяє трансформні розломи і висуває ідею про те, що літосфера розбита на великі плити, а всі геологічно активні зони - рифти, океанічні жолоби і молоді гірські системи – взаємопов’язані у своєму розвитку. З часом було доведено, що Земля дійсно поділена на ряд літосферних плит, причому як континентальних, так і океанічних.

Межами плит є: серединно-океанічні хребти, глибоководні жолоби, континентальні рифти і складчасті гори. Межі добре фіксуються епіцентрами землетрусів.

Слід відзначити також, що є ряд явищ у процесі формування земної кори, які зумовлюють її потовщення, підвищення сейсмічності, складкоутворення та ін. До таких явищ належать субдукція (лат.- під чимось і тягти, занурюватись), обдукція (лат.- над чимось) та колізія (лат.- стикаюсь).

СУБДУКЦІЯ – явище занурювання океанічної плити під континентальну, яке супроводжується великою кількістю землетрусів і формуванням глибоководних жолобів (Перуанський, Чилійський).

ОБДУКЦІЯ – явище при якому океанічна плита на контакті з континентальною розщеплюється. Одна її частина (нижня) занурюється під материкову, а інша (верхня) – наповзає на материкову. Прикладом такого явища є гори Маоке на Новій Гвінеї, де сформований Папуаський офіолітовий (гр.- змія) пояс.

КОЛІЗІЯ – явище, коли в зону субдукції разом із океанічною плитою наближається материк чи субконтинент. Це призводить до зіткнення двох материків. Так, в результаті зіткнення Індостанської та Євразійської плит сформувались Гімалаї, а завдяки зіткненню в області Тетісу Африканської та Євразійської плит виникла Альпійсько-Гімалайська область.

Механізм горизонтальних переміщень літосферних плит прихильники неомобілізму пояснюють наявністю замкнених конвективних потоків речовини в астеносфері.

Слід відзначити, що сама ідея переміщення континентів підкоровими течіями (фактично, ТЕКТОНІКИ ЛІТОСФЕРНИХ ПЛИТ) була висловлена в 1929 році шотландським вченим А. Холмсом, хоча насправді основні її постулати з’явилась ще раніше (1889) в роботі англійського вченого Османда Фішера «Фізика земної кори». Неотектоністи ж опрацювали дану ідею з у рахуванням нових геологічних фактів.

Суть даної ідеї полягала в тому, що під впливом радіоактивного розігріву в певних місцях астеносфери виникають висхідні потоки перегрітої (і, відповідно, легшої) речовини. Піднімаючись вгору, потоки досягають охолодженої частини мантії, охолоджуються самі й починають рухатися у протилежні боки. При цьому у місці розтікання формується зона розтягу, де можливе виникнення розривів, які можуть досягати поверхні земної кори. По розривах речовина мантії може виходити на поверхню земної кори. Такі висхідні потоки можуть бути причиною формування рифтових зон на поверхні Землі.

Рухаючись горизонтально речовина астеносфери переміщує й літосферні плити. Фактично діє свого роду «конвеєр по переміщенню літосферних плит».

Необхідно також відзначити, що в процесі охолодження речовина астеносфери утворює низхідні потоки, які зумовлюють появу на поверхні планети прогинів, зон стискання і процесів складкоутворення, розривів та насувів. Найчастіше подібні явища приурочені до зон субдукції.

Основні недоліки ідеї переміщення континентів підкоровими течіями:

- недостатнє обґрунтування механізму і причин руху літосферних плит;

- проблеми в поясненні періодичності й циклічності тектонічних і магматичних процесів.

Крім названих вище вчених, вагомий внесок у розробку концепції неомобілізму зробили Л.П.Зоненшайн, А.В. Пейве, О.Г. Сорохтін та ін.

Л - № 9 (2 години)

План:

1. Предмет, завдання і методи історичної геології.

2. Методи визначення відносного віку гірських порід та мінералів.

3. Методи визначення абсолютного віку гірських порід та мінералів.

4. Найвідоміші епохи і періоди в історії Землі.

5. Поняття про фації. Фаціальний аналіз.

6. Поняття про формації. Методи відтворення рухів земної кори.

Дата добавления: 2014-11-16