Становлення концепції "тектоніки літосферних плит" (дослідження на судні Гломар Челленджер)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Херсонський державний університет

ХЕРСОНСЬКОЇ МІСЬКОЇ РАДИ

Половко Олена Володимирівна

СТАНОВЛЕННЯ КОНЦЕПЦІЇ «ТЕКТОНІКИ ЛІТОСФЕРНИХ ПЛИТ» (ДОСЛІДЖЕННЯ НА СУДНІ ГЛОМАР ЧЕЛЛЕНДЖЕР)

НАУКОВИЙ РЕФЕРАТ

Херсон - 2012

ЗМІСТ

ВСТУП

РОЗДІЛ 1. ТЕКТОНІКА ЛІТОСФЕРНИХ ПЛИТ

1.1 Становлення концепції « тектоніка літосферних плит»

1.2 Концепція мобілізму

РОЗДІЛ 2. ДОСЛІДЖЕННЯ НА СУДНІ ГЛОМАР ЧЕЛЛЕНДЖЕР

2.1 «Гломар Челленджер» і глибоководне буріння

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

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 підтримують фіксистську теорію, згідно з якої літосфера є стабільною, інші вважають, що літосфера є динамічною. Вся історія геології, як і інших наук, це боротьба гіпотез, уявлень, концепцій, теорій - боротьба драматична, часто безкомпромісна.

РОЗДІЛ 1. ТЕКТОНІКА ЛІТОСФЕРНИХ ПЛИТ

Розвиток геологічної науки на кожному конкретному історичному етапі стимулювався появою популярних в тій чи іншій мірі серед наукового загалу геотектонічних концепцій, які, ґрунтуючись на наявному на даний час фактичному матеріалі, претендували на створення узагальнених, цілісних уявлень про все різноманіття геологічних процесів (тектонічних, магматичних, метаморфічних то що). Власне кажучи, вся історія геології, як і інших наук, це боротьба гіпотез, уявлень, концепцій, теорій - боротьба драматична, часто безкомпромісна. Можна назвати хоча б наукові суперечки між нептуністами і плутоністами, між катастрофістами і уніформістами, між фіксистами і мобілістами. Багато із сформульованих у свій час гіпотез представляють зараз лише історичний інтерес, з іншого боку раціональна частина деяких гіпотез використана у сучасних побудовах.

1.1 Становлення концепції «тектоніка літосферних плит»

З самого початку становлення наукової геології, з середини XVIII в., її головним завданням було пояснення причин рухів земної кори, змін її структури і явищ магматизму. З цією метою послідовно висувалися різні гіпотези. А саме гіпотези підняття, контракції, пульсації, ротаційна, розширення Землі, глибинної диференціації і, нарешті, дрейфу материків. Кожна з цих гіпотез спиралася на якусь реально спостережувану сторону тектонічних процесів і в кінцевому рахунку зазнавала невдачі, оскільки не враховувала їх дійсного різноманіття та (або) не могла запропонувати задовільного їх механізму. Так, гіпотеза підняття поставила в центр уваги підняття гірських споруд та пов'язані з ним опускання, але не змогла задовільно пояснити походження складчастості, через що і була залишена. Гіпотеза контракції, навпаки, головну увагу зосередила на поясненні складкоутворення і домоглася в цьому напрямку деякого успіху, але залишила без пояснення підняття, не пов'язані зі складчастістю, і магматизм. Пульсаційна гіпотеза намагалася доповнити контракційну поданням про чергування в історії Землі епох стиснення і розширення, що давало можливість пояснити утворення грабенів, закладення геосинкліналей і виливу базальтів, але не розкривала механізм пульсацій і не враховувала факт одночасного формування структур розтягування і стиснення. Гіпотеза розширення Землі вперше дала задовільне пояснення утворенню молодих океанів, але ігнорувала існування давніх і не могла належним чином пояснити походження складчастих і тим більше складчасто-покривних поясів. Неспроможними виявилися і уявлення про значне розширення Землі в ході геологічної історії. Ротаційна гіпотеза виявилася придатною лише для пояснення походження планетарної системи розломів і тріщин.[1]

Ближче усього до істини, як потім виявилося, підійшла гіпотеза дрейфу материків А. Вегенера після виходу його книги у 1920 р. « Виникнення материків та океанів».Вона давала пояснення таким чинникам, як сумісність контурів Південної Америки та Африки; схожість геологічної будови Південної Америки, Африки, Індостана, Австралії; наявність деяких загальних рис у складі викопній та сучасній флорі і фауні різних материків.[2] Але ця гіпотеза не змогла запропонувати переконливий механізм цього дрейфу. Тим часом такий механізм уже висувався на початку століття австрійським геологом О. Ампферером, німецьким геофізиком Р. Швіннером і рядом інших вчених, які назвали його підкоровими течіями. Пізніше голландський геофізик Ф. Венінг-Мейнес зв'язав ці течії з конвекцією в мантії, а британець А. Холмс і американець Д. Гріггс в кінці 20-х - початку 30-х років пояснили дрейф материків дією конвекції і тим самим фактично передбачили сучасний варіант мобілізма - тектоніку плит. Проте в ті роки ще не було переконливих доказів правоти цих поглядів, в очах більшості геологів і геофізиків вони здавалися занадто парадоксальними, і в 30-50-ті роки панівне становище зайняла гіпотеза глибинної диференціації, яка зв'язала освіту підняттів і сполучених з ними опускань земної кори з глибинної, на рівні мантії, диференціацією мантійних речовини і підйомом (адвекцією) до поверхні легенів продуктів цієї диференціації - астенолітов. Складчастість і недвиги розглядалися цією гіпотезою як побічний результат виникнення підняття, а великі горизонтальні переміщення кіркових мас заперечувалися - основна роль відводилася вертикальним рухам.

В кінці 50-х - початку 60-х років почалося інтенсивне геолого-геофізичне дослідження океанів і був зроблений ряд принципово важливих геофізичних відкриттів. Було встановлено існування астеносфери і тим самим шару, по поверхні якого можливо відносне переміщення літосфери. Було підтверджено передбачення Вегенера і російсько-литовського вченого І.Д. Лукашевича, що корінна відмінність потужності і складу океанської кори від континентальної існує. Було виявлено існування грандіозної системи серединно-океанічних хребтів і рифтів. В океані були відкриті лінійні знакозмінні магнітні аномалії, паралельні і симетричні відносно осей серединних хребтів. Було відкрито також явище періодичних інверсій магнітного поля Землі. Гірські породи опинилися володіють залишкової намагніченістю, що дозволяє відновити їх положення в стародавньому магнітному полі. На цій основі виник новий науковий напрям - палеомагнетизм, перші ж результати якого показали, що материки випробували значні переміщення, перш ніж зайняти своє сучасне становище.

Всі ці та деякі інші нові відкриття не вкладалися в одну тектонічну гіпотезу фіксиського напрямку і змусили згадати про гіпотезу Вегенера, яка до того часу нараховувала малу кількість прихильників. У 1961 - 1968 рр.. зусиллями американських, англійських, канадських і французьких геофізиків і геологів були розроблені основи нової мобілистичної теорії, спочатку більше відомої як нова глобальна тектоніка, а потім тектоніка плит (точніше, тектоніка літосферних плит).

Згідно з якою вся літосфера була розбита на невеликі число плит, найкрупніші з яких Євразійська, Індо-Австралійська, Тихоокеанська, Африканська, Американська, Антарктична. У зонах стику плит виникають потужні тектонічні напруження, що находять вихід у високій сейсмічній та активні вулканічній діяльності. « Головне положення тектоніки плит говорить: сейсмічні пояси являють собою зони, де відбуваються диференційовані рухи жорстких плит » (К. Ле Пишон, Ж. Франшто, Ж. Боннин, 1977). Нова глобальна тектоніка виглядає дуже переконливо по відношенню до океанів. З поглядів її прихильників ложе океану являє свого роду конвеєр, же в рифтових зонах серединно-океанічних хребтів речовина верхній мантії переробляється в базальтову кору, яка у наслідок спредінгу поступово переноситься в чи іншу сторону від рифтов.

Загальні сучасні данні о розкритті ложа Світового океану, В. Е. Хаін (1985) на створеній ним карті не вказує ні єдиного сегмента, який би був старше 180 млн. років, при цьому початок розкриття найстаршого з них північний схід Тихого океану відноситься до юри (180 110 млн. років назад). Але навіть по відношенню до океанів у гіпотези тектоніки плит є слабкі місця. По думці Е. М. Рудича (1983) матеріали глибоководного буріння в Атлантичному та Індійському океанах виключають можливість у останні 160 млн. років крупних горизонтальних переміщень континентів та утворення в океанах нової літосфери, відплив її від рифтових зон та опускання під материки. З позиції фіксизма розглядає еволюцію земної кори И. А. Рєзанов (1985). Якщо додати праці. В. В Бєлоусова, що ілюструють важкість у застосуванні гіпотези тектоніки плит до континентів, складеним дуже важкими породами, з неодноразовим проявленням геосинклінальних процесів розвитку, то ледь є підстава говорити, що « тектоніка плит являє першу в історії геотектоніки теорією, а не гіпотезою » ( В. Е. Хаін, А. Е. Михайлов, 1985).

Скоріше мають рацію оцінюючи гіпотези тектоніки плит автори, які вважають, що « викладена концепція поки що не може претендувати на роль універсальної геотектонічної теорії, бо не в змозі пояснити багато важливих питань розвитку земної кори » ( В.В Єршов, А.А Новіков, Г.П. Попова, 1986).

1.2 Концепція мобілізму

Початок мобілістичним уявленням, які за основу при поясненні еволюції земної кори та літосфери беруть горизонтальні рухи, був покладений американцем Ф.Тейлором (1910) та німецьким метеорологом і геофізиком А.Вегенером (1912), які сформулювали гіпотезу дрейфу континентів. Особливий вклад у розробку вніс А.Вегенер.[5] У найбільш повному обсязі його погляди були викладені у книзі "Походження континентів і океанів", яка побачила світ у 1915 році. Звернувши увагу на подібність обрисів південних континентів, а також на спільність фауни і флори, розподіл кліматичних зон на цих материках (а особливо великого наземного зледеніння) у палеозої, він дійшов висновку, що під дією припливних сил, направлених зі сходу на захід, і відцентрових сил, направлених до екватора, в палеозої материки зібрались в єдину континентальну брилу Пангея. В середині мезозою під впливом тих самих сил почався розкол Пангеї і утворені материки почали розходитись один від одного в широтному напрямку, ковзаючи по базальтовому шару. Передні краї материків внаслідок опору зі сторони базальтового ложа зминались у складки - так Вегенер пояснював, зокрема утворення гірських ланцюгів Кордельєрів і Анд. На територіях, звільнених материками, залишалась базальтова кора, характерна для ложа океанів.

Головні аргументи проти гіпотези були висунуті геофізиками, які розрахували, що припливних і відцентрових сил явно недостатньо для того, щоб рухати континенти. Крім цього, гіпотеза ігнорувала роль геосинкліналей у розвитку земної кори. У 1930 році А.Вегенер загинув під час однієї із своїх експедицій на Гренландію, а його погляди до сорокових років втратили популярність серед геологів.[3]

Відродження ідей мобілізму на новій основі (неомобілізм) відбулося у кінці 50- на початку 60-х років у зв'язку з великими відкриттями на дні океанів, зокрема виявленням планетарної системи серединно-океанічних хребтів і рифтових долин, а також досягненнями в області палеомагнетизму. З'явився цілий ряд нових гіпотез, об'єднаних пізніше в єдину концепцію тектоніки літосферних плит. Вагомий внесок у розробку концепції неомобілізму внесли такі дослідники як П.М.Кропоткін, який розвивав ідею синтезу мобілізму із пульсаційною гіпотезою, Л.П.Зоненшайн, А.В.Пейве, А.С.Монін, О.Г.Сорохтін, В.Ю.Хаїн та ін. Цікаво, що у 1972 році, тобто тоді, коли основні положення тектоніки плит уже були сформульовані, раптом цілком випадково виявили давно забуту працю англійського вченого Османда Фішера "Фізика земної кори", написану ним ще у 1889 році. У цій праці, за даними О.Г.Сорохтіна, висловлені, правда без вагомих аргументів, всі основні ідеї сучасної тектоніки плит (формування океанічної кори в зонах розтягу, опускання океанічного дна в зонах стиску по периферії Тихого океану під острівні дуги і континенти, конвективні потоки підкорової речовини, як рухомий механізм). Очевидно, на час своєї публікації ці ідеї були настільки революційними, що не могли сприйматись науковим загалом і повинен був пройти тривалий час нагромадження фактичного матеріалу, щоб вони знову були поставлені в порядок ден ний, стали актуальними.[3]

РОЗДІЛ 2. ДОСЛІДЖЕННЯ НА СУДНІ «ГЛОМАР ЧЕЛЛЕНДЖЕР»

2.1 «Гломар Челленджер» і глибоководне буріння

Відроджена до життя ідея А. Вегенера незабаром отримала своє гідне втілення в розробці проекту будівлі унікального бурового судна, здатного проводити роботи в районах, де дно залягає на глибинах в декілька тисяч метрів від поверхні океану.

Перша точка для глибоководного буріння була обрана в Мексиканській затоці, в западині Сігсбі, де геофізики встановили присутність на дні великих куполів, як передбачалося створених соляними діапірами. Буріння, що проводилося біля підніжжя підводного уступу Сігсбі, виправдало надії фахівців і дало блискучі результати. Бурова колона проникла на глибину 770 м, що дозволило відібрати керн опадів і порід в тій частині морського дна, яка досі залишалася «білою плямою» (втім, як і майже весь океан) на геологічній карті. В першому рейсі «Гломар Челленджер» був випробуваний і налагоджений увесь комплекс механізмів буріння та управління цим процесом. У наступних рейсах стали вивчати будову осадової лінзи на континентальних околицях і власне океанського ложа, спочатку в Північній і Центральній Атлантиці та в східних районах Тихого океану, які були до того часу найбільш повно досліджені геофізичними методами.

Бурове обладнання не забезпечувало проходку дуже міцних порід, зокрема горизонтів кременів, досить широко розповсюджених у верхній частині осадового чохла Абісальна улоговин. Тому глибина проходки свердловин в перші роки здійснення проекту глибоководного буріння не перевищувала декількох сотень метрів.[4]

До номера свердловини додавався відповідно індекс А, В і С. У подальшому проблема зміни зносився обладнання з продовженням буріння в тому ж стовбурі була вирішена. На дні стали поміщати акустичний маяк, що подавав сигнали на поверхню,

У точці буріння разом з ним встановлювалася гігантська, до 20 м у діаметрі, воронка, що звужується до устя свердловини.

У перших же рейсах «Гломар Челленджер» воліли разбурівать ті ділянки океанського дна, де потужність осадового чохла відносно невелика, - райони серединно-океанічних хребтів і прилеглі до них частини Абісальна улоговин. До кінця 1971 р. було пробурено близько 200 свердловин в різних районах Світового океану. Головним результатом цієї гігантської роботи було підтвердження основних мобілистських ідей. Відповідно до міжурядової угоди та іншими документами, що регулювали науковий обмін між СРСР і США, у багатьох рейсах «Гломар Челленджер» брали участь радянські вчені - морські геологи, геохіміки, океанологи, літологи та інші фахівці , в тому числі такі відомі дослідники, як А. П. Лісицін, П. П. Тимофєєв, І. О. Мурдмаа, Ю. А. Богданов та ін.[4]

ВИСНОВКИ

Тектоніка літосферних плит дозволяє звести всі геотектонічні процеси до взаємодії літосферних плит і в цілому дає досить струнку картину еволюції земної кори та літосфери. Разом з тим в ній також є цілий ряд слабких місць (наприклад, механізм і причини руху літосферних плит, проблеми в поясненні періодичності і циклічності тектонічних і магматичних процесів та ін.), які не дозволяють поки що вважати теорією і потребують подальшого опрацювання.

Таким чином геотектонічні гіпотези із різним ступенем переконливості та відповідності геологічним фактам пояснюють будову та еволюцію кори і літосфери. Єдиної загальноприйнятої теорії Землі, яка узагальнювала б і тлумачила із строго наукових позицій все різноманіття геологічних явищ, тектонічних процесів, що спричинили утворення такої складної природної системи, як наша планета, на даний час не створено - очевидно, це справа майбутніх поколінь дослідників.

В 40-50-х рр. ХХ ст. дули відкриті найглибші частини Світового океану - глибоководні жолоби. В деякі з них навіть опускалися в батискафах вчені-сміливці. У 1968 р. почало свою роботу сучасне науково-дослідницьке судно США “Гломар Челленджер”, призначене для глибоководного свердлування дна Океану. Завдяки йому було розкрито багато таємниць океанічного дна та підтверджено теорію руху літосферних плит й сучасні погляди на формування материків і океанів. Головним результатом цієї гігантської роботи було підтвердження основних мобілистських ідей.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

www.posibnyky.vntu.edu.ua/geologiya/

Мільков Ф.Н. Загальне землезнавство: Підр. для студ. географ. впец. вузов.- М.: Вища шк., 1990. - 335с. (ст. 87 - 90)

www. studentam.net.ua

www.seapeace.ru

Свинко Й. М., Сивий М. Я. Геологія з основами палеонтології: підручник. - К.: Вища шк., 1995. - 255 с. ( ст.23 - 27)

тектоніка плита рух бурове судно

Обговорюючи проблему тектонічних рухів, не можна обійти мовчанням причини й механізм руху літосферних плит, який є, напевно, найбільш масштабним в історії розвитку тектоносфери. Ідея про рух літосферних плит є основною в мобілістській концепції і ґрунтується на двох найважливіших постулатах: це тектонічна розшарованість літосфери і переважання в ній горизонтальних переміщень мас.

Зокрема, тектоніка плит як один з різновидів мобілізму, виходить з того, що літосферні плити розсуваються в осьових частинах рифтових поясів або зон спредінгу (де відбувається формування нової кори океанічного типу), в зонах субдукції підсуваються одна під одну з перетворенням океанічної кори в континентальну, а в зонах колізії стикаються, даючи початок колосальним гірським спорудам типу Гімалаїв.

В основі цих поглядів лежить уявлення про те, що рухомі плити є жорсткими на всю товщину літосфери, яка підстилається астеносферним шаром із зниженими в'язкістю і щільністю.

Саме по ньому, а точніше під впливом конвективного руху його потоків, і рухаються плити.

Однак, останнім часом з'явилися дані, котрі дають підстави припускати, що таких гігантських суцільних і жорстких літосферних плит, які визначаються новою глобальною тектонікою, немає [Пейве и др., 1982]. Найважливішим геологічним доказом тектонічної розшарованості літосфери є виявлені в складчастих областях сучасних континентів масштабні зірвані покриви - великі й потужні пластини гірських порід, які були переміщені вздовж похилих, іноді субгоризонтальних поверхонь на значну відстань від місць їх первинного розташування. Їх звичайно поділяють на зриви всередині осадочного чохла, зриви вздовж границь осадового чохла і кристалічного фундаменту і зриви всередині останнього.

Уперше такі покриви були описані в Альпах, потім - у складі практично всіх складчастих споруд світу. Їх характерною рисою є нагромадження одна на одну, багаторазове повторення розрізів. Відомі і гранітогнейсові алохтони, які виникали внаслідок зриву частини гранітного шару.

1. Размещено на www.allbest.ru