Министерство образованияи науки Российской Федерации
федеральноеагентство по образованию
государственнообразовательное учреждение
высшегопрофессионального образования
«Северо-КавказскийГосударственный Технический Университет»Кафедра геологиинефти и газа
Реферат подисциплине геотектоника
на тему
Происхождениеокеанов
Выполнила студентка 2курса
группы ГНГ-061
специальность 080500
геология нефти и газа
Кузнецова Александра Анатольевна
Ставрополь — 2008
Содержание
Введение
1. Первые гипотезы о происхожденииокеана
2. Идеи Зюсса, Маршалла, Белоусова
3. Гипотиза мобилизма Вегенера
4. Гипотеза Вайна–Мэтьюза
5. Подтверждение гипотезы спрединга
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Известно,что почти три четверти земной поверхности покрыты водами океана. Но какпроизошли океаны? Образовались ли они быстро или формировались постепенно? Вкакое время они возникли? Откуда поступала вода во время формирования океанов?Эти и другие вопросы волновали умы ученых на протяжении многих лет. Они искалиответы, создавали гипотезы. Как раз этим вопросом и существующем гипотезам иповещен данный реферат.
1. Первые гипотезы опроисхождении океанов
Вопрос опроисхождении океанов и материков встал перед человечеством еще в эпохуантичной цивилизации. Наиболее естественным казалось представление, чтосовременные океаны являются реликтами первичного океана, покрывавшего всюповерхность Земли. Это представление удерживалось до последней четверти XIX в. и даже позже, вплоть до нашихдней оно сохранило своих приверженцев. Но при этом менялись взгляды напроисхождение воды Мирового океана и на причины образования материков. Споявлением первой научной космогонии Канта — Лапласа образование Мировогоокеана стали связывать с конденсацией паров воды, первоначально окутывавшихнашу планету. Лишь в середине XX в.это представление сменилось другим — вода Мирового океана накапливаласьпостепенно за счет дегазации мантии Земли в процессе вулканической деятельности(Г. Юри, А.П. Виноградов). Что касается осушения континентов, то в течениедолгого времени думали, что оно произошло в результате ухода воды в подземныепустоты. Лишь М.В. Ломоносов и Дж. Хаттон пришли к выводу об активных поднятияхсуши, вызванных «подземным жаром» (М.В. Ломоносов) и, точнее, подъемом расплавленноймагмы (Дж. Хаттон и его последователи — «плутонисты»). Позднее, уже в середине XX в., были разработаны представленияоб образовании континентальной коры из океанской и о последовательномразрастании материков за счет океанов. Так или иначе, в рамках всех этихпредставлений океаны считались первичными, т. е. более древними, а материки —вторичными и, значит, более молодыми.
2. Идеи Зюсса,Маршалла, Белоусова
Серьезныйудар по этим представлениям был впервые нанесен в конце XIX — начале XX в. австрийским геологом Э. Зюссом. Работая над своимзнаменитым сочинением «Лик Земли» — первым обзором геологического строения всейнашей планеты, Э. Зюсс обратил внимание на поразительное сходствогеологического строения и, в частности, последовательности верхнепалеозойских —нижнемезозойских отложений и содержащейся в них фауны и флоры Африки,Мадагаскара и Индостана, ныне разделенных Индийским океаном; в дальнейшем ктаким участкам суши были отнесены Южная Америка и Австралия, а затем иАнтарктида. Э. Зюсс пришел к выводу, что все они составляли вплоть до серединымезозоя единый, как теперь говорят, суперконтинент, названный им Гондваной (отдревнего княжества гондов в Центральном Индостане). Это означало, что океаны,разделившие Гондвану на отдельные материки, образовались лишь сравнительнонедавно. Э. Зюсс считал, что это произошло вследствие обрушения и погруженияслагавшей их коры. При этом он не знал, что кора океанов резко отличается откоры материков.
Несколькопозднее, во втором десятилетии XX в., на последнее,очень важное обстоятельство обратил внимание немецкий геофизик А. Вегенер; донего к аналогичному выводу пришел русский ученый-революционер И.Д. Лукашевич.Они основывались на том, что по закону изостазии ложе океана должно бытьсложено более плотными, тяжелыми породами — базальтами, в то время как материкиподстилаются в основном гранитами. Одновременно с этим американский петрографДж. Маршалл наметил по периферии Тихого океана «андезитовую линию», за которойандезиты и более кислые породы сменяются базальтами, слагающими острова вцентральной части Тихого океана. Но если кора океанов принципиально отлична откоры материков, то каким образом произошло превращение континентальной коры вокеанскую при ее погружении и чем вызвано само это погружение?
Для объясненияпревращения континентальной коры в океанскую А.Д. Архангельский, а затем В.В.Белоусов выдвинули идею об «океанизации» или «базификации» континентальнойкоры. По мнению В.В. Белоусова, подъем из астеносферы огромных массбазальтового расплава вызывает его внедрение в континентальную кору, ее распадна отдельные глыбы и, в конечном счете, их «растворение» в базальте. Начальнуюстадию подобного процесса можно усматривать в образовании «переходной» коры,подстилающей континентальные склоны и подножия в полосе не более 100—120 км. Ноприменению этой гипотезы для объяснения образования всех океанов противоречитпетрографический и химический состав магматических (и метаморфических) породложа океана, ныне хорошо изученный — он не несет следов ассимиляции сиалическихпород континентальной коры.
3. Гипотезамобилизма Вегенера
Принципиальноиная гипотеза была предложена ранее А. Вегенером. Она предполагалагоризонтальное перемещение материков на тысячи километров. Предположения оподвижности материков начали высказываться еще в XIX в., но научно разработаннаягипотеза, получившая название мобилизм, впервые была сформулирована в 1912г.Вегенером. На основе этой смелой теории сравнительно недавно была предложенатак называемая «глобальная тектоника плит», ставшая популярной, но необладающая, к сожалению, достоинствами концепции Вегенера. Вегенеровская теориядвижения материков переживала периоды признания и опровержения. Отталкиваясь отзюссовского представления о Гондване, Вегенер предположил, что Гондвана занималалишь площадь, равную суммарной площади материков, ранее ее составлявших, вместес их подводными окраинами. На эту мысль его навело сходство очертаний материковныне разделенных Атлантическим океаном (Южная Америка и Африка). РаспадГондваны, вернее Пангеи, которая включала и северные материки, сопровождалсяраздвигом этих материков, обнажившим, по А. Вегенеру, базальтовый слой коры,составивший их ложе. Причиной распада Гондваны являлись, по его мнению, силывращения Земли. Между тем немецкий исследователь О. Хильгенберг в 1933 г. высказал предположение о том, что первоначально, вплоть до мезозоя, Земля имела меньшиеразмеры и вся была покрыта континентальной корой, а затем испытала расширение,следствием чего и были раздвиг материков и образование океанов. Ни гипотезаперемещения материков Вегенера, ни гипотеза расширяющейся Земли Хильгенберга,несмотря на первоначальный успех, не завоевали всеобщего признания, и в 40—50-егоды нашего века среди европейских геологов преобладали идеи Зюсса —Архангельского — Белоусова, а среди американских — постоянства океанов.Последнее объясняется тем, что на материк Северной Америки трансгрессии вфанерозое неизменно распространялись со стороны Атлантического и Тихогоокеанов.
4. ГипотезаВайна–Мэтьюза
Положениеизменилось в конце 50-х годов, с открытия палеомагнетизма и срединных хребтов иосложняющих их рифтов в океанах. Данные палеомагнетизма подтвердили идею А.Вегенера о Пангее и ее распаде, а рифтовые зоны срединных хребтов сталологичным рассматривать как оси раздвига, от которых шло разрастание илиспрединг, как его стали называть, ложа океанов. Гипотеза спрединга былапредложена в 1961 — 1962 гг. американскими учеными — геологом Г. Г. Хессом игеофизиком Р. С. Дитцем, но предвосхищена в 1928 г. английским геологом А. Холмсом. Вскоре, уже в 1963 г., она получила свое первое серьезноеподтверждение. Англичане Ф. Вайн и Дж. Мэтьюз на ее основе, а также открытого в50-е же годы явления периодической инверсии магнитного поля в течение последних4 млн. лет предложили оригинальное объяснение происхождения осей симметричныхлинейных магнитных аномалий океанов.
Основнаяидея гипотезы Вайна—Мэтьюза состоит в следующем (рис. 1). В процессе раздвига врифтовой зоне срединного хребта образуется зияние, заполняемое поднявшимся изастеносферы базальтовым расплавом. Этот расплав затем застывает в магнитномполе соответствующей эпохи. Раздвиг продолжается, и данная пластина базальта оказываетсяразорванной надвое. Возникшее зияние снова заполняется базальтом, который, еслиза это время произошла инверсия магнитного поля, намагничивается теперь вобратном направлении. Затем и эта пластина базальта испытывает разрыв и раздвиги процесс многократно повторяется, создавая целую серию линейных магнитныханомалий по обе стороны оси срединного хребта. Они ложатся как метки наконвейер удаляющейся от этой оси океанской коры.
/>
Рис. 1. Схема, поясняющая образование знакопеременныхлинейных магнитных аномалий океана по гипотезе Вайна—Мэтьюза
А—В —последовательные стадии раскрытия рифта и формирования океанской коры; 1— континентальнаякора; 2— кора, образованная в эпоху нормального магнитного поля; 3 — то же, вэпоху обращенного магнитного поля; 4 — кривая магнитных аномалий; 5 — ось спрединга.
Знаявозраст первых аномалий и расстояние от этих аномалий до оси хребта(Среднеатлантического), можно было определить среднюю скорость раздвигаАтлантики, оказавшуюся порядка 1 см/год. Экстраполируя же эту скорость на все32 аномалии, первоначально установленные в Атлантике, и далее на пространствоотносительно спокойного магнитного поля, отделяющего крайнюю из аномалий отподводного подножия континента, оказалось возможным, во-первых,предположительно датировать каждую из аномалий и тем самым полосу океанскойкоры, в пределах которой она отмечена и, во-вторых, определить время началараздвига (спрединга), создавшего центральную часть Атлантического океана.Возраст аномалии 32 был установлен как раннесенонский, а время начала спредингав этой части Атлантики как раннеюрское; последнее совпало с предсказанием А.Вегенера, основанным на определении времени появления существенных различий вназемных фаунах и флорах по обе стороны Атлантики. В дальнейшем областьспокойного магнитного поля сократилась за счет обнаружения сначала в Тихом,затем в других океанах серии аномалий, отнесенных к неокому и поздней юре, докелловея включительно. Возрастная шкала магнитных аномалий, илимагнитостра-тиграфическая шкала, недавно прошла проверку на континентальнойземной коре на хорошо фаунистически охарактеризованных отложениях СеверныхАпеннин в Италии. Сходимость оказалась почти стопроцентной для кайнозоя, а в мезозойскуюшкалу пришлось внести лишь небольшие поправки.
ГипотезаВайна—Мэтьюза, а с ней и гипотеза спрединга в целом получили затем убедительноеподтверждение в процессе глубоководного бурения, показавшего, что возраствторого слоя океанской коры возрастает в обе стороны с удалением от осисрединных хребтов, а в каждой отдельной точке, в общем, соответствуетпредсказанному по магнитостратиграфической шкале. В сочетании с даннымигеофизических исследований бурение позволило установить, что целый ряд свойствокеанской коры закономерно изменяется в направлении от оси срединных хребтов кконтинентам: 1) тепловой поток снижается, 2) глубина дна возрастает,поверхность иногда понижается, 3) мощность осадочного чехла также возрастает засчет появления все более древних слоев, 4) соответственно увеличивается возрасткровли (и всего) второго слоя, 5) увеличиваются скорости сейсмических волн вовтором слое, что указывает на увеличение его плотности вследствие заполненияпор и трещин минеральным веществом, 6) понижается интенсивность магнитныханомалий вследствие окисления ферромагнитных минералов, 7) возраствулканических островов повышается, а высота и число подводных вулканов убывают,8) возрастают мощность литосферы за счет верхов астеносферы и глубина очаговземлетрясений. Кроме того, снизу вверх по разрезу скважин глубоководногобурения наблюдается не менее закономерная смена осадков меньших глубин (нопелагических) более глубоководными осадками, а в основании осадочного слоянередко отмечаются металлоносные образования. Все это подтверждает, что началоотложения осадков имело место в условиях рифтовой долины срединного хребта с еегидротермами, а затем по мере удаления от оси хребта шло погружение дна, логичнообъясняемое остыванием, уплотнением и увеличением мощности литосферы. Дж.Слейтер и О. Г. Сорохтин показали, что глубина дна возрастает пропорциональнокорню квадратному из возраста коры или расстояния от оси срединного хребта,примерно до возраста порядка 80 млн. лет, после чего углубление замедляется(рис. 2).
/>
Рис. 2. Зависимость между возрастомнормальной океанической коры и глубиной океана. По Дж. Слейтеру и др. (1982 г.)
Большаячасть данных и по Атлантическому и по Индийскому океанам попадает в пределыполосы, показанной крапом (интервал 600 м).
Этазакономерность объясняет тот факт, что наиболее глубокими являются наиболеедревние котловины, а у трансформных разломов приподнятыми являются крылья,сложенные более молодой корой. Возраст наиболее древних осадков Мирового океанатакже совпал с предсказанным по магнитным аномалиям, по палеомагнитным данным,а ранее А. Вегенером по данным палеобиогеографии временем начала раскрытияокеанов.
Наблюденияс подводных лодок подтвердили раздвиговую природу рифтовых зон, а проверка наЭВМ — сходимость очертаний материков по обе стороны Атлантического океана, атакже Южной Австралии и противолежащей части Антарктиды (рис. 3).
/>
Рис. 3. Соответствие контуров континентов, нынеразделенных Атлантическим океаном. По Э. Булларду (1966 г.)
1 —континенты (нанесена сетка современных географических координат); 2 — шельф; 3— промежутки, где края континентальных шельфов не сходятся; 4 — Карибское иСредиземное моря и Индийский океан; 5 — перекрытия; 6 — палеомагнитные широтыпермского периода
5. Подтверждениегипотезы спрединга
Всясовокупность этих разнообразных данных настолько убедительно свидетельствует впользу гипотезы спрединга, что она стала практически общепринятой. Более того,пройдя экспериментальную проверку бурением и наблюдениями с подводных лодок иуспешно предсказав возраст базальтового ложа океанов по магнитным аномалиям ипо глубине, она может быть отнесена уже к разряду теорий, а не гипотез. Наоснове теории спрединга в настоящее время идет работа над реконструкциямиширины и глубины древних (начиная с юры) океанов. Реконструкции заключаются в графическомсовмещении линейных аномалий соответствующего возраста по разные сторонысрединного хребта, исходя из допущения, что эти аномалии некогда были едиными иотвечали оси хребта, а затем в определении глубины океана с помощью формулыСлейтера—Сорохтина. Характер осадков может быть определен по глубине спроверкой по данным бурения. Таким образом, родилась новая наука — палеоокеанология.С тех же позиций раздвиговой теории образования океанов хорошо объясняютсяособенности строения пассивных окраин континентов. Нижний осадочный комплексэтих окраин, заполняющий грабены и полуграбены фундамента, отвечает стадиираздвига, протекавшего еще в континентальных условиях, с последующимпроникновением морских вод. Этому раздвигу и обязаны «клавишная» структураповерхности фундамента, утонение континентальной коры, а в последующем и началоее разрыва с проникновением морских вод и нередко соленакоплением и излияниямибазальтов. Это так называемая стадия рифтинга (рис. 4, А). Затем наступаетполный разрыв континентальной коры и подъем базальта, с образованием океанскойкоры вначале в узкой полосе, как в современных Красном море и Калифорнийскомзаливе. Это уже начало стадии спрединга (рис. 4, Г), в которую на континентальных окраинах, приобретших однообразный наклон в сторону океана,накапливается плащ морских осадков. При этом окраина, судя по изменению составаосадков, испытывает погружение, опережающее их накопление. Это погружениесвязано, как и в океане, с остыванием литосферы, ибо в стадию рифтинга тепловойпоток должен был быть высоким, а также со все возрастающей нагрузкой осадков.
/>
Рис. 4. Зарождение (А) и развитие (Б)континентального рифта, его переход в межконтинентальный (В), начало (Г) иразвитие (Д) спрединга. По В.Е. Хаину (1984 г.)
1 — континентальная кора; 2 — кора«переходного» типа (утоненная и переработанная континентальная); 3 — океанскаякора (вверху — слой осадков); 4 — разогретая и разуплотненная» мантия; 5 —континентальные осадки; 6 — эвапориты; 7 — мелководные морские осадки; 8 — щелочныевулканиты; 9 — толеитовые базальты; 10 — нормальная мантия; 11 — вулканы
Заключение
Итак, дляпоследних 155 млн. лет мы не имели достаточно исходных данных дляколичественных палеоокеанологических построений. Общие соображения и косвенныеданные показывают, что океаны должны были существовать по крайней мере ссередины докембрия, так как весь объем воды Мирового океана не мог образоватьсяв течение позднего мезозоя и кайнозоя; он, вероятно, с конца докембрияненамного стал больше. Офиолитовая ассоциация пород складчатых системконтинентов фанерозойского и позднедокембрийского возраста, весьма сходная спородами океанской коры, указывает на местоположение древних, доюрских океанов(точнее бассейнов с корой океанского типа).
Происхождениеокраинных морей в основном сходно с происхождением океанов, поскольку ониобладают корой океанского типа и обнаруживают симметричные магнитные аномалии,но возраст их, как правило, моложе, в основном позднемеловой — кайнозойский. Вслучае отсутствия линейных магнитных аномалий и наличия блоков сконтинентальной корой, как в Японском море, можно предполагать, что спредингносил не строго локализованный, а рассредоточенный (диффузный) характер. Крометого, некоторые из этих морей могут иметь другое происхождение — отгороженныеболее молодыми дугами участки океана (например, Берингово море), что такжеустанавливается по магнитным аномалиям. Внутренние моря средиземноморского типаимеют рифтогенное происхождение, аналогичное происхождению окраинных морейпервого типа, но существуют моря, в которых не произошло полного разрываконтинентальной коры, а возникла кора «переходного» типа.
Итак, изтрех основных точек зрения на происхождение океанов: 1) современные океаны —древние, реликты первичного океана, 2) современные океаны — продукт недавнегообрушения и базификации континентальной коры,
3)современные океаны — результат раздвига континентальной коры, начиная с юрскогопериода.
Наиболееправдоподобной оказалась последняя гипотеза, доведенная до ранга теории.
Списокиспользуемой литературы
1. Хаин В.Е., Ломизе М.Г.«Геотектоника с основами геодинамики», — МГУ им. Ломоносова, 1995