Основные положения глобальной тектоники

     Как уже говорилось, в экзогенных процессах  важную роль играет биосфера. В хлорофилле зеленых растений, в том числе  и водорослей, путем фотосинтеза  и при участии углекислого  газа и воды образуются углеводы и  свободный кислород. Кислород поступает в атмосферу и обеспечивает жизнь в Мировом океане. Продукты же жизнедеятельности организмов образуют такие органогенные образования, как торф, сапропель, бурый уголь в континентальных водоемах и органогенные илы на дне морей и океанов.

     По  мере того как мощность осадочной  толщи возрастает, нижние ее слои уплотняются  и осадок литифицируется – превращается в осадочную горную породу. Совокупность процессов образования осадков и преобразования их в осадочные горные породы называется литогенезом.

     Осадочные горные породы залегают слоями. Слой –  это геологическое тело, ограниченное примерно параллельными плоскостями, верхняя из которых именуется кровлей, нижняя – подошвой. Следовательно, мощность слоя на всем его протяжении примерно одинакова. Протяженность слоя всегда много больше его мощности.

     Эндогенные  процессы, охватывающие тектоносферу, часто именуются тектоническими. Тектонические процессы связаны с внутренней активностью Земли. Их движущей силой является огненно-жидкий расплав – магма. Этот поток материи и тепла, периодически устремляющийся к поверхности из недр планеты, обеспечивает геологический процесс, называемый магматизмом. В результате застывания магмы на глубине (интрузивный магматизм) возникают интрузивные тела – батолиты, штоки, пластовые интрузии, дайки и т.д. Застывшая на поверхности Земли магма образует лавовые потоки и покровы. Это эффузивный тип магматизма. Современный эффузивный магматизм именуют вулканизмом.

     С магматизмом связано извержение вулканов, возникновение землетрясений, складкообразование, разрыв слоев, поднятие и опускание территорий.

     Подъем  и опускание земной коры обусловлены проявлением тектонических движений. На разных временных отрезках развития Земли направленность этих движений может быть различной, но результирующая их составляющая направлена либо вниз, либо вверх. Движения, направленные вниз и ведущие к опусканию земной коры, именуются нисходящими, или отрицательными; движения, направленные вверх и ведущие к подъему, – восходящими, или положительными. Совокупность тектонических движений и процессов, под воздействием которых формируется структура земной коры, именуется тектогенезом. В результате тектогенеза одни территории воздымаются, другие – опускаются. Воздымание земной коры влечет за собой перемещение береговой линии в сторону суши – трансгрессию, или наступление моря. При опускании, когда море отступает, говорят о его регрессии. В результате тектогенеза поверхность Земли может пересекать нулевой уровень, т.е. морские условия могут сменяться континентальными и наоборот.

     Тектонические движения сминают и разламывают  слои осадочных пород. Движения, ведущие  к образованию складок, называются складкообразовательными. Такие движения не нарушают сплошности слоев, а лишь изгибают их. Простейшими складками являются антиклинали и синклинали. (Выпуклая складка, в ядре которой залегают наиболее древние породы, именуется антиклинальной, а вогнутая с молодым ядром – синклинальной.) В земной коре антиклинали всегда переходят в синклинали, и поэтому эти складки всегда имеют общее крыло. В этом крыле все слои примерно одинаково наклонены к горизонту. Это моноклинальное окончание складок. Складки образуются в породах, обладающих некоторой пластичностью.

     Если  породы потеряли пластичность (приобрели  жесткость), слои разламываются, а их части смещаются по плоскости  разлома. При смещении вниз говорят  о сбросе, вверх – о взбросе. При смещении под очень малым  углом наклона к горизонту  – о поддвиге и надвиге. В потерявших пластичность жестких породах тектонические движения создают разрывные (глыбовые, тектонические) структуры, простейшими из которых являются горсты и грабены.

     Складчатые  структуры после потери пластичности слагающими их горными породами могут  быть разорваны сбросами (взбросами). В результате в земной коре возникают  антиклинальные и синклинальные  нарушенные структуры.

     Тектонические движения, ведущие к образованию  гор, именуются орогеническими (горообразовательными), а сам процесс горообразования – орогенезом. В истории развития Земли выделяют несколько орогенических фаз. Самые древние структуры сформированы в каледонскую фазу складчатости, которая завершилась в силурийском периоде. Девонский, каменноугольный и пермский периоды примечательны герцинским (варисским) орогенезом, на смену которому пришли альпийские горообразовательные движения. Кайнозойские подвижки именуют новейшими и современными.

     Эндогенные  и экзогенные процессы действуют  противонаправленно: эндогенные создают тектонические поднятия и прогибы, экзогенные разрушают поднятия, а материал разрушения транспортируют в понижения, в том числе и в океаны и моря. Скорость этих деяний природы достаточно велика – самые высокие на Земле горы за несколько миллионов лет оказываются выровненными. 

4. Гипотеза А.Вегенера о едином континенте и ее эмпирическое подтверждение

     В начале XX в. большую популярность среди естествоиспытателей, благодаря трудам немецкого геофизика А. Вегенера, получила идея перемещения материков. Он провел многие годы в экспедициях и в ноябре 1930 г. Погиб на ледниках Гренландии. Научный мир был потрясен известием о гибели А. Вегенера, находившегося в расцвете творческих сил. К этому времени достигла зенита популярность его идеи о дрейфе материков. Многие геологи и геофизики, палеогеографы и биогеографы с интересом восприняли их.

     А. Вегенеру пришла мысль о возможном перемещении материков, когда он внимательно рассматривал географическую карту мира. Его поразило удивительное сходство очертаний берегов Южной Америки и Африки. Позднее, А. Вегенер познакомился с палеонтологическими материалами, свидетельствующими о существовании некогда сухопутных связей между Бразилией и Африкой. Это послужило толчком к проведению более детального анализа имеющихся геологических и палеонтологических данных и привело к твердому убеждению о правильности его предположения.

     А. Вегенер считал, что он сможет убедить всех своих оппонентов в справедливости дрейфа материков лишь тогда, когда будут собраны веские доказательства, основанные на обширном геологическом и палеонтологическом материалах.

     Для подтверждения дрейфа материков  А. Вегенер и его сторонники приводили четыре группы независимых доказательств: геоморфологические, геологические, палеонтологические и палеоклиматические. Итак, все началось с определенного сходства береговых линий материков, расположенных по обе стороны от Атлантического океана, менее четкое совпадение имеют очертания береговых линий материки, окружающие Индийский океан. А. Вегенер предположил, что около 250 млн. лет назад все материки были сгруппированы в единый гигантский суперматерик — Пангею. Этот суперматерик состоял из двух частей. На севере располагалась Лавразия, которая объединяла Евразию (без Индии) и Северную Америку, а на юге — Гондвана, представленная Южной Америкой, Африкой, Индостаном, Австралией и Антарктидой.

     Реконструкция Пангеи была основана главным образом на геоморфологических данных. Они полностью подтверждаются сходством геологических разрезов отдельных материков и ареалами развития определенных типов животного и растительного царств. Вся древняя флора и фауна южных гондванских материков образует единое сообщество. Трудно представить, каким образом могла расселиться древняя флора, если бы материки были отдалены один от другого на такое же огромное расстояние как в настоящее время.

     Убедительные  доказательства в пользу существования  Пангеи, Гондваны и Лавразии получены А. Вегенером после обобщения палеоклиматических данных. В то время уже было хорошо известно, что почти на всех южных материках обнаружены следы крупнейшего покровного оледенения, которое произошло около 280 млн. лет назад. Трудно представить, как при современном положении материков могло возникнуть оледенение почти одновременно в столь удаленных друг от друга районах. Кроме того, большинство из перечисленных районов оледенения располагаются и настоящее время в экваториальных широтах.

     Противники  гипотезы дрейфа материком выставляли следующие аргументы. По их мнению, хоти все эти континенты в прошлом  располагались в экваториальных и тропических широтах, они находились на значительно более высоком, чем  в настоящее время, гипсометрическом положении, что обусловило появление  в их пределах льда и снега. Ведь сейчас на горе Килиманджаро имеется  многолетний снег и лед. Однако маловероятно, чтобы общая высота материков  в то далекое время составляла 3500—4000 м. Для этого предположения  нет никаких оснований, так как  в этом случае материки подвергались бы интенсивному размыву и на их обрамлении должны были скопиться толщи  грубообломочного материала, подобные накоплениям в конечных бассейнах  стока горных рек. В действительности же на шельфе материков отлагались лишь тонкозернистые и хемогенные осадки.

     Поэтому наиболее приемлемое объяснение этому  уникальному явлению, т. е. нахождению в современной экваториальной и  тропической областях Земли древних  морен, состоит в том, что 260 — 280 млн. лет назад материк Гондвана, состоящий  из собранных воедино Южной Америки, Индии, Африки, Австралии и Антарктиды, находился в высоких широтах, вблизи Южного географического полюса.

     Противники  гипотезы дрейфа не могли представить, каким образом материки перемещались на столь большие расстояния. А. Вегенер объяснял это на примере движения айсбергов, которое осуществлялось под влиянием центробежных сил, обусловленных вращением планеты.

     Благодаря простоте и наглядности и, главное, убедительности приводимых в защиту гипотезы дрейфа материков фактов, она довольно быстро стала популярной. Однако вслед за успехом вскоре наступил кризис. Начало критическому отношению к гипотезе положили геофизики. Они получили большое число фактов и физических противоречий в цепи логических доказательств перемещения материков. Это им позволило доказывать неубедительность способа и причин дрейфа материков, и к началу 40-х годов эта гипотеза растеряла почти всех своих сторонников. К 50-м годам XX в. большинству геологов казалось, что гипотеза дрейфа материков должна быть окончательно оставлена и может рассматриваться лишь как один из исторических парадоксов науки, не получивших подтверждения и не выдержавший проверку временем. 

5. Тектоника литосферных плит

     Открытия  первичной намагниченности, полюсов  магнитных аномалий с переменным знаком, симметричных осям срединно-океанических хребтов, изменение положения магнитных  полюсов со временем и целый ряд  других открытий привели к возрождению  гипотезы дрейфа материков.

     Представление о расширении дна океанов от осей срединно-океанических хребтов к  периферии получило многократное подтверждение,  особенно после глубоководного бурения. Большой вклад в развитие идей мобилизма (дрейфа материков) внесли сейсмологи. Их исследования позволили уточнить картину распределения зон сейсмической активности на земной поверхности. Оказалось, что эти зоны довольно узкие, но протяженные. Они приурочены к окраинам материков, островным дугам, а также к срединно-океаническим хребтам.

     Возрожденная  гипотеза дрейфа материков получила название тектоники литосферных плит. Эти плиты медленно перемещаются по поверхности нашей планеты. Их толщина иногда достигает 100—120 км, но чаще составляет 80—90 км. Литосферных плит на Земле немного — восемь крупных и около полутора десятков мелких. Последние часто называют микроплитами. Две крупные плиты расположены в пределах Тихого океана и представлены тонкой и легко проницаемой океанической корой. Антарктическая, Индо-Австралийская, Африканская, Северо-Американская, Южно-Американская и Евразийская литосферные плиты обладают корой континентального типа. Они имеют различные края (границы). В тех случаях, когда плиты расходятся, их края называют дивергентными. Поскольку они расходятся, в образующуюся трещину (рифтовую зону) поступает мантийное вещество. Оно застывает на поверхности дна и наращивает океаническую кору. Новые порции мантийного вещества расширяют рифтовую зону, что заставляет двигаться литосферные плиты. На месте их раздвига образуется океан, размеры которого все время увеличиваются. Этот тип границ фиксируется современными океаническими рифтовыми трещинами вдоль осей срединно-океанических хребтов.

     Когда литосферные плиты сходятся, их границы носят название конвергентных. В зоне сближения происходят сложные процессы. Можно выделить два главных. В случае, когда океаническая плита сталкивается с другой океанической или континентальной, она погружается в мантию. Процесс этот сопровождается короблением и разламыванием. В зоне погружения возникают глубокофокусные землетрясения.

     Океаническая  плита поступает в мантию и  там частично переплавляется. При  этом наиболее легкие ее компоненты, расплавляясь, вновь поднимаются на поверхность  в виде вулканических извержений. Именно такую природу имеет Тихоокеанское  огненное кольцо. Тяжелые компоненты медленно погружаются в мантию и  могут опускаться вплоть до границ ядра.

     В случае, когда сталкиваются две континентальные  литосферные плиты, возникает эффект типа торошения.