ВОЗМОЖНЫЕ ПРИЧИНЫ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ Геотектонические гипотезы До

ВОЗМОЖНЫЕ ПРИЧИНЫ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ (Геотектонические гипотезы)

До настоящего времени отсутствует универсальная научно обоснованная теория, объясняющая причины тектогенеза. Существует большое количество гипотез, указывающих на причины геологического развития Земли. Обычно их делят на две группы: фиксистские и мобилистские. Ф и к с и с т с к и е гипотезы объясняют развитие Земли, не привлекая для этого представления о горизонтальном перемещении материковых блоков литосферы. Наиболее известные гипотезы этого направления: контракционная, расширяющейся Земли, пульсационная, глубинной дифференциации. Сторонники мобилизма видят причину геологического развития Земли в горизонтальном перемещении пластин литосферы (гипотеза дрейфа материков, глобальной тектоники плит).

Фиксистские гипотезы ü Гипотеза (кратеров) поднятий ü Контракционная гипотеза ü Гипотеза изостазии ü Гипотеза скольжения ü Осцилляционная гипотеза ü Теория расширения ü Гипотеза расширяющейся Земли ü Пульсационная гипотеза Образование атоллов вследствие вертикальных тектонических движений ü Гипотеза глубинной дифференциации ü Ротационная гипотеза

Гипотеза (кратеров) поднятий возникла во второй половине 18 века. Ее предложили М. В. Ломоносов, немецкие ученые А. фон Гумбольдт и Л. фон Бух, шотландец Дж. Хаттон. Согласно гипотезе поднятия гор вызваны подъемом из глубин Земли расплавленной магмы, которая на своем пути оказывает раздвигающее действие на окружающие слои, приводившее к образованию складок, пропастей разной величины. Ломоносов впервые выделил два типа тектонических движений - медленные и быстрые, вызывающие землетрясения. 1 – лакколит 2 – апофиза 3 – батолит 4 – дайка 5 – силл 6 - некк 7 - лополит

Контракционная гипотеза была выдвинута ещё в 30 ых годах XIX столетия, но законченный вид получила в трудах французского учёного Эли де Бомона в 1852 г. В ее основе была космогоническая гипотеза Канта и Лапласа о происхождении Земли как первоначально раскаленного тела с последующим постепенным охлаждением. Этот процесс приводил к уменьшению объема Земли, и в результате Земная кора сжималась, и возникали складчатые горные сооружения подобные гигантским «морщинам» . Для своего времени это была прогрессивная гипотеза, достоинством которой является разработка учения о геосинклинальном, орогенном и платформенном этапах развития земной коры. Но с позиций этой гипотезы было трудно объяснить, почему смятие происходит в определенных зонах, и почему этот процесс был периодическим.

Гипотеза изостазии известна в двух вариантах и предложена Ф. Праттом и Дж. Эри в 1855 г. В основе гипотез лежало предположение, что твёрдая земная кора плавает на жидкой или вязкой магме, причём во взаимоотношениях между этими двумя различными по физически свойствам оболочками существует определённое равновесие, которое легко может нарушаться. Если на каком-нибудь участке увеличивается нагрузка земной коры, то этот участок, или блок, начинает погружаться в жидкую оболочку.

Эри исходил из предположения об однородной плотности коры, что для компенсации возвышений рельефа земной коры, например, горных хребтов, подошва земной коры под возвышениями должна погрузиться в мантию на какую-то величину, чтобы компенсировать возросшую нагрузку. Чем горы выше, тем выше нагрузка. Изостатическая модель Дж. Эри В гипотезе Ф. Пратта подошва земной коры является плоской и компенсация осуществляется за счёт различной плотности блоков земной коры, то есть в блоках, образующих горные хребты плотность коры должна быть ниже, чем в блоках впадин. Изостатическая модель Ф. Пратта

Рейер, отрицая контракционную гипотезу, выдвинул гипотезу скольжения, которую подтверждал экспериментально. Он полагал, что каждая складчатая система обусловлена разрывом земной коры, при котором получается несимметричный рельеф; если осадочные породы одного из краев трещин окажутся благодаря поднятию в наклонном положении, они начинают ползти вниз по уклону и при этом собираются в складки. Эта гипотеза, приобретшая много сторонников, в дальнейшем возродилась в новой более полной и разработанной форме в виде осцилляционной теории Хаармана. Осцилляционная гипотеза предложена в 1930 г. немецким исследователем Хаарманом. Она исходит из ведущей роли вертикальных движений в земной коре, которые являются первопричиной тектогенеза. Складчатость – вторичное явление. Колебательные движения (осцилляции) вызываются перемещениями в субстрате, природа которые не вполне ясна. Под влиянием таких перемещений в одних местах кора приподнимается, образуя выпуклости, названные Хаарманом геотуморами, а в других прогибается с образованием впадин – геодепрессий. Наклон крыльев геотуморов достаточен для того, чтобы слои осадочных пород, насыщенные водой, пришли под влиянием силы тяжести в движение и стали оползать. Вверху при этом слои разрываются и растрескиваются, а внизу сминаются в складки.

Теория расширения также была предложена вместо контракционной гипотезы, которая, по мнению её автора Ротплеца не могла объяснить неравномерное распределение силы тяжести в земной коре и вулканических извержений. Ротплец полагал, что земная кора представляет замкнутый шаровой свод, в который включены материки в виде сводов меньшего радиуса. Под твёрдой корой расположено вязкое или расплавленное ядро, а между ними пояс охлаждения, который при затвердевании не сокращается, а расширяется; и з него исходит вертикальное и тангенсальное давление на свод коры. В местах наименьшего сопротивления образуется разрыв, затвердевающий пояс расширяется вверх, поднимает часть коры, а по трещинам расплавленные массы находят пути для подъёма из глубин. Одновременно происходит складкообразование на материках за счет тангенсалього напряжения, в ослабленных участках образуются поднятия и складчатые горы, сопровождаемые извержениями вулканов.

Гипотеза расширяющейся Земли сформулирована О. Х. Хильгенбергом в 1933 г. , хотя высказывалась и ранее М. В. Ломоносовым, Дж. Гёттоном, М. Ридом, Б. Линдеманом и др. Сторонники гипотезы объясняют наблюдаемые тектонические процессы расширением Земли, т. е. увеличением её объёма. Предполагают, что в докембрии объём нашей планеты был в несколько раз меньше современного. В карбоне диаметр земного шара составлял лишь 69% современного, т. е. за последние 350 млн. лет поверхность Земли увеличилась почти вдвое. В результате произошёл разрыв коры и образование океанов. Однако, последующие исследования С. Дж. Ван Андела и Дж. А. Хосперса показали, что с пермского периода радиус Земли практически не изменился, возможное его увеличение не превышало первых процентов. Кроме того, сторонники гипотезы не могли также удовлетворительно объяснить механизм расширения недр планеты.

Пульсационная гипотеза рассматривает развитие планеты как чередование эпох расширения и сжатия. Впервые эту мысль высказал в 1902 г. А. Ротплетц, развили её А. Грэбо и В. Бухер. Окончательное оформление гипотеза получила в трудах М. А. Усова и В. А. Обручева. Согласно гипотезе, в недрах Земли периодически накапливалась энергия, которая вызывала расплавление недр и фазовые переходы вещества, что в свою очередь приводило к увеличению объёма планеты, растяжению коры и образованию геосинклиналей. Стабильные участки коры «трескались» , возникали блоки, ограниченные разломами, активизировались магматические процессы. Интенсивное выделение тепла вело к остыванию недр и сокращению объёма планеты за счёт перехода материала геосреды из жидкого состояния в твёрдое. Сжатие коры выражалось существенными горизонтальными движениями. В геосинклиналях осадочные толщи сминались в складки, образовывались горноскладчатые области; на платформах происходило образование складок. Поверхность Земли вновь покрывалась практически повсеместно толстой корой, которая предохраняла недра от остывания. Постепенно происходило своеобразное накопление тепла, что вело к новому разогреву вещества планеты и его расширению, цикл развития повторялся. Пульсационная гипотеза подкупает диалектической цельностью, хотя не лишена существенных недостатков. Ею не объясняется, например, происхождение материков и океанов, сомнителен и предлагаемый механизм расширения и сжатия недр, не учитывается взаимосвязь объёма и форм планеты и т. д.

Гипотеза глубинной дифференциации основана на представлении о разделении вещества недр Земли и перемещении более лёгких компонентов вверх, что вызывает поднятие отдельных блоков литосферы. Идея была высказана ещё М. В. Ломоносовым и шотландским геологом Дж. Геттоном. Она получила развитие в трудах Х. Хаармана, Р. ван Беммелена, Б. Уиллиса, а во второй половине прошлого столетия в работах В. В. Белоусова, Е. В. Артюшкова, Ю. М. Шейнманна и др. Известна в двух вариантах: ундационная и радиомиграционная.

Ундационная гипотеза (Р. ван Беммелен) исходит из предположения о перидотитовом составе верхней мантии, основным фактором дифференциации считает гравитацию. В представлении Р. ван Беммелена, причиной поднятий литосферы является накопление под ней легких магматических продуктов глубинной дифференциации вещества. С поднятиями (ундациями) сопряжены опускания. Автор считал, что наиболее крупные поднятия (мегаундации) образуются на границе мантии и ядра, при этом вещество земных недр разуплотняется и расширяется. В свою очередь это приводит к поднятию верхней мантии и литосферы. В какой то критический момент происходит разрыв этих геосфер и заложение геосинклиналей. Формирование горноскладчатых областей Р. ван Беммелен рассматривает как результат гравитационного соскальзывания пластичных осадочных толщ со склонов растущего крупного поднятия литосферы и мантии Земли. Автор допускает горизонтальное перемещение пластин литосферы только под влиянием горизонтального соскальзывания.

Радиомиграционная гипотеза (В. В. Белоусов) считает основным фактором дифференциации тепловой эффект радиоактивного распада. В. В. Белоусов считал, что основные процессы глубинной дифференциации вещества Земли происходят в астеносфере. Расплавленный продукт дифференциации базальтового состава собирается в крупные тела (астенолиты) и, обладая меньшей плотностью, прорывается к поверхности планеты. Подъём астенолитов, как правило, происходит вдоль глубинных разломов и часто сопровождается излиянием базальтовых лав. Астенолиты проплавляют континентальную кору, вызывая образование океанических впадин и заложение геосинклиналей. По мере остывания астенолита геосинклиналь завершает своё развитие и на её месте возникает континентальная кора. Образование горноскладчатой области В. В. Белоусов связывает с региональным метаморфизмом пород. Он отвергает возможность сколько-нибудь значительных горизонтальных смещений пластин литосферы. Весьма спорным является утверждение автора о молодости всех известных океанов.

Ротационная гипотеза стоит несколько обособленно от других фиксистских представлений. Авторы её (Б. Л. Личков, М. В. Стовас, Г. Н. Каттерфельд и др. ) видят причину геотектогенеза не во внутренних силах Земли, а во внешних, астрономических факторах. Изменения скорости вращения земного шара приводят к изменению его формы: при замедлении вращения Земля принимает более шарообразную форму, а при ускорении вращения - эллипсоидальную Сильнее всего деформации проявляются в зоне 35 ых параллелей и южного полушарий. Здесь происходит раскол коры и заложение различных структур, ориентированных перпендикулярно к существующей оси вращения планеты. Авторы допускают изменение положения оси во времени, в связи с чем менялось и положение указанных параллелей, названных критическими. Причиной, влияющей на изменение скорости вращения Земли, может быть притяжение её Солнцем и Луной. Игнорирование сторонниками ротационной гипотезы внутренних сил Земли, играющих важную роль в течение процессов тектогенеза, делает саму гипотезу несостоятельной, хотя следует признать, что изменение форм планеты под влиянием ускорения или уменьшения угловой скорости вращения может оказывать определённое влияние на деформацию коры.

Мобилистские гипотезы ü Гипотеза дрейфа материков ü Тектоника литосферных плит

Гипотеза дрейфа материков как научная концепция была высказана в начале текущего столетия в трудах Ф. Тейлора и А. Вегенера. Однако ещё в 1877 г. русским учёным Е. В. Быхановым были опубликованы похожие идеи в сочинении «Астрономические предрассудки и материалы для составления новой теории образования планетарной системы» . В этом труде отмечается сходство в очертании берегов Европы, Африки и Америки и высказывается мысль о том, что Америка отодвинулась от Европы. В 1912 г. немецкий геофизик А. Вегенер, основываясь на сходстве очертаний материков по обе стороны Атлантики, наличии покровного позднепалеозойского оледенения на южных (Гондванских) континентах, а также общности геологических структур, флоры и наземной фауны ныне разобщённых материков, сделал вывод о том, что раньше они были соединены в единый суперматерик Пангею. Раскалывание этого материка, расхождение континентов с образованием океанов объяснялось ротационными силами земного шара и некоторым проскальзыванием коры по мантии. Перед передним краем дрейфующих материков возникли горноскладчатые области, а в тылу геосинклинальные прогибы. Гипотеза имела много принципиальных недостатков и вскоре была практически всеми забыта.

В начале 60 ых годов произошло возрождение идеи дрейфа материков в виде гипотезы глобальной тектоники плит или тектоники литосферных плит. Это было обусловлено рядом принципиально новых открытий, сделанных геологами и геофизиками при изучении дна Мирового океана. В 1961 ÷ 1962 гг. появляется идея расширения (растекания, или спрединга) океанического дна (Г. Хесс, Р. Дитц). В 1968 г. в работах зарубежных учёных высказывается мысль о том, что вся литосфера состоит из нескольких жёстких, монолитных и устойчивых плит (пластин), которые разделяются тектонически и сейсмически активными поясами. По мнению Ле-Пишона, литосферные плиты раздвигаются от оси рифтовых долин Мирового океана, а по данным Б. Изакса, Дж. Оливера и Л. Сайкса, расширение океанического дна компенсируется погружением океанической коры под континенты в зонах глубоководных желобов.

Главным механизмом, приводящим в движение всю систему литосферных плит, учёные считали тепловое конвекционное движение вещества мантии. Его разогрев происходит в самых низах мантии, горячее мантийное вещество поднимается вверх, достигая подошвы литосферы. Восходящие мантийные потоки растекаются под литосферой и «разрывают» её. В трещину разрыва внедряются внутренние расплавленные массы, способствуя дальнейшему раздвижению литосферных плит (спрединг). По стенкам трещины, которая является рифтовой долиной Мирового океана, происходит «напаивание» базальтовых пород, выплавляющихся из мантийного вещества. Дно океана, за счёт приращения к стенкам трещины всё новых и новых порций базальтовых пород, начинает расширяться (растекаться), удаляясь от первичной осевой линии.

В месте столкновения двух нисходящих ветвей конвекционного потока и возникает зона субдукции, где происходит как бы «всасывание» океанической коры в мантию, поглощение океанических литосферных плит и переплавление их в мантии.

Нисходящий поток мантийного вещества вновь попадает в нижнюю мантию, где разогревается и начинает свой новый путь в составе восходящего мантийного потока. Восходящие и нисходящие ветви мантийных потоков образуют конвекционные ячейки, по которым, как по каткам, движутся литосферные плиты. Основной причиной, приводящей к возникновению конвекционного движения в мантии, является процесс гравитационной дифференциации земного вещества, наиболее интенсивно протекающий на границе мантия - ядро. В слое D" происходит процесс распада твёрдых растворов с выделением микрокристаллов оксида железа. Тяжелая компонента «стекает» во внешнее ядро Земли, при этом порождается гравитационная неустойчивость, и на границе мантия - ядро возникает термогравитационная (химико-плотностная) конвекция.

Динамическими усилиями, возникающими в литосфере под влиянием конвекционных движений мантийного вещества, земная литосфера расчленяется на несколько плит, границы которых выделяются по зонам повышенной сейсмичности.

В связи с этим возникновение подавляющего большинства землетрясений объясняется взаимодействием литосферных плит при их дифференциальном движении относительно друга. Сейсмические пояса, являющиеся границами литосферных плит, включают не менее 95% всех землетрясений, происходящих в мире. Выделяют девять главных литосферных плит, которые включают в себя как континентальные, так и океанические пространства. Главные плиты в поперечнике в среднем имеют 6000 ÷ 7000 км; ширина самой крупной Тихоокеанской плиты - 10000 ÷ 11000 км, а самых мелких плит Кокосовой и Наска - 1000 км. Кроме главных плит существуют малые плиты, или микроплиты, обычно располагающиеся на границах больших плит.

По современным представлениям границы литосферных плит бывают: ü дивергентные, или конструктивные (границы наращивания), ü конвергентные, или деструктивные (границы поглощения) и ü скольжения (трансформные).

Дивергентные, или конструктивные, границы плит совпадают с глобальной рифтовой системой океанов, а иногда и континентов. Вдоль этой границы происходит симметричное образование новой океанической литосферы за счёт выплавления базальтовых дифференциатов из вещества мантии в тех местах, где к подошве литосферы подходят восходящие ветви конвекционных ячеек. Процесс генерации новой океанической коры и, как следствие этого, раздвижение дна океана, получил название спрединга

Конвергентные, или деструктивные, границы фиксируют асимметричное погружение края одной литосферной плиты под другую или лобовое столкновение (коллизию) литосферных плит. Границы поглощения возникают над нисходящими мантийными конвекционными течениями, при которых одна из литосферных плит ломается и погружается в мантию - процесс субдукции. Он сопровождается мощными землетрясениями, в связи с чем рассматриваемые границы литосферных плит характеризуются обычно концентрацией глубокофокусных землетрясений. Здесь же находится и фокальная зона, наклонённая в сторону направления погружения плиты в среднем на 450 (зона Заварицкого - Беньофа). Так как плотность океанической литосферы существенно превышает плотность континентальной, то пододвигаемой всегда оказывается океаническая плита. При столкновении литосферных плит часто происходит надвигание океанических пластин на края континентальных плит. Этот процесс получил название обдукции. Древние границы столкновения литосферных плит выделяют как сутурные зоны.

Границы скольжения (трансформные) характеризуются сдвиговыми движениями литосферных плит друг относительно друга без существенного расхождения или сближения. Абсолютно чистое скольжение происходит очень редко, обычно обнаруживается какая-то компонента растяжения или сжатия. К границам подобного типа относятся трансформные разломы океанов (Мендосино, Кларион, Клиппертон, Элтанин в Тихом океане; Атлантис, Романш, Вернадского в Атлантическом океане; Оуэн в Индийский океане и др. ) или крупные сдвиги на континентах (разлом Сан-Андреас в Северной Америке). Часто границы скольжения выступают в виде сложно построенных протяженных зон.

Другие современные геотектонические гипотезы – вопросы экзамена и теста см. В. П. Гаврилов «Геотектоника» , стр. 126 -140 Следующая лекция – ТЕСТ лекционному материалу № 1 по Рефераты • Фиксистские гипотезы. • Гипотеза дрейфа материков в понимании А. Вегенера. Её достоинства и недостатки. • Тектоника литосферных плит. • Доказательства существования в мантии конвекционных потоков. • Современные геотектонические гипотезы.

http: //ru. wikipedia. org/wiki/%D 0%A 4%D 0%B 0%D 0%B 9%D 0%BB: Intrusion_types. svg http: //zebu. uoregon. edu/~imamura/121/lecture-8. html http: //merkab. narod. ru/Gl 61. html http: //www. nature. nps. gov/geology/usgsnps/animate/A 58. gif http: //www. nature. nps. gov/geology/usgsnps/animate/A 48. gif http: //www. windows 2 universe. org/earth/interior/subduction. html http: //www. moorlandschool. co. uk/earth/tectonic. htm http: //mail. colonial. net/~hkaiter/platetectonics. html http: //www. divediscover. whoi. edu/tectonics-subduct. html