Мобилизм и зона спрединга

/

Аннотация

мобилизм тектоника спрединг океан

В данной курсовой работе на тему 'Мобилизм и зона спрединга' рассматриваются следующие вопросы: во введении опрелена актуальность темы, выделены основные задачи и цели работы; в первом разделе рассматриваются: новая глобальная тектоника литосферных плит как современный вариант мобилизма, гипотеза мобилизма; во втором разделе проводится статистический анализ спрединга дна океанов и его влияния на глобальные изменения климата, в третьем разделе детально изучены и проанализированы противоречия в гипотизе мобилизма и концепции зон спрединга. В выводах приводятся результаты статистического анализа проведенного в курсовой работе, и подводится общий итог проделанной работы.

Курсовая работа состоит из: 63 страниц, 8 приложений, 38 литературных источников.

Цель работы: раскрыть понятия 'мобилизма' и зоны спрединга. Описать конкретные зоны спрединга и теорию мобилизма.

Объект исследования: изображения, рисунки океанического дна.

Ключевые слова: мобилизм, зона спрединга, океаническое дно, тектоника, литосферные плиты.

План

Введение

Раздел I. Новая глобальная тектоника литосферных плит как современный вариант мобилизма

1.1 Общая характеристика мобилизма

1.2 Основные положения концепции тектоники литосферных плит

1.3 Гипотеза современного мобилизма

Раздел II. Зоны спрединга и их роль в развитии Земли

2.1 Рифтогенез и определение зон спрединга

2.2 Новейшие рифтовые структуры и активизация спрединговых зон ложа океана

2.3 Состав магматических пород в зонах спрединга

2.4 Статистический анализ спрединга дна океанов и его влияния на глобальные изменения климата

Раздел III. Противоречия в гипотизе мобилизма и концепции зон спрединга

3.1 Историко-геологические аргументы

3.2 Анализ геофизических материалов

Выводы

Словарь основных терминов

Список использованных литературных источников

Приложения

Введение

Актуальность темы курсовой работы

Проблема происхождения и эволюции океанов (равно как и Земли в целом) остается актуальной уже более 200 лет, начиная с Джеймса Геттона (J. Hutton), основоположника плутонизма, автора книги 'Theory of the Earth', 1775 г. [Хаин, 1996; Кэри, 1991].

Актуальность изучения спрединга дна океанов впервые отметил в 1888 г. 'отец современной морской геологии' [Кеннет, 1987, с.16], Джон Мерей (J. Murray) [Murray, 1888], издавший совместно с Й. Хьортом (J. Hjort) монографию 'Глубины океана' [Murray, Hjort, 1912].

Сейчас известно, что из-за незначительной роли экзогенных процессов в океанах, вся эволюция океанов зафиксирована в рельефе дна в практически неискаженном виде, что является важнейшей предпосылкой для успешной дешифровки этой информации. Но к началу 21-го века в науках о Земле сложилось удручающее положение: несмотря на гигантский прирост знаний по рельефу, геологии и геофизике дна океанов за последние десятилетия, до сих пор не удается построить единую непротиворечивую концепцию мобилизма, что отмечается во многих обзорах [Власов, 1995; Казанский, 1980-2006; Пущаровский, 1991; Хаин, 1987, 2002, и др.]. И не будет преувеличением сказать, что главными в решении этой, остающейся актуальной задачи представляются вопросы происхождения и эволюции современных океанов (а здесь 'проблема проблем', по В.Е. Хаину, - происхождение Тихого океана [Хаин, 1987]), т.е. самый последний, занимающий менее 5% во времени, отрезок геологической истории, но наиболее полно обеспеченный фактическим материалом - геологическими и геофизическими данными.

В настоящее время, во многом благодаря широкомасштабным промерам глубин для проектов бурения DSDP и ODP, а также спутниковой альтиметрии [Sandwell, 1990], имеются глобальные базы цифровых данных различной детальности по топографии земной поверхности, позволяющие получить уточненные и совершенно новые данные по распределению высот рельефа дна (батиметрии) океанов в пространстве и во времени, пригодных для геодинамической интерпретации.

Гипотеза тектотоники литосферных плит относится к мобилистской и на данное время является одной из наиболее актуальных и наиболее проясняющей тектонические явления. Эта гипотеза, которая основанна на представлении изменения дна океана, выдержала испытание временем в глобальном масштабе, особенно применительно к последнему миллиарду лет.

Целью написания курсовой работы является изучение концепции мобилизма и зон спрединга. Важнейшей, из задач данной работы является анализ предшествующих фундаментальных гипотез развития земной коры, которые в свою очередь явились основой для возникновения тектоники литосферных плит. Некоторые гипотезы считаются фиксизсткими и базируются на геосинклинальной основе. Геосинклинальная парадигма базировалась на континентальной геологии.

С появлением данных о геологическом строении океанов, начали развиваться мобилистские идеи дрейфа континентов и тектоники плит. Плиты, которые движутся в разные стороны от спрединговых хребтов, образующих Мировую рифтовую систему, с последующим погружением плит в мантию, в глубоководных желобах.

Основными задачами написания работы являются разработка концепции тектоники литосферных плит и представлений образования зон спрединга дна океанов.

Определение основных положений и противоречий тектоники литосферных плит, косвенных доказательств зон спрединга на основе цикличности в эволюции океанических впадин, а также палеотектонических реконструкций.

Структура и объем работы

Курсовая работа состоит из введения, трех разделов и девяти подразделов, выводов, словаря основных терминов используемых при написании курсовой работы, списка использованной литературы (38 источника), восьми приложений.

В первом разделе рассматриваются: новая глобальная тектоника литосферных плит как современный вариант мобилизма, гипотеза мобилизма.

Во втором разделе проводится статистический анализ спрединга дна океанов и его влияния на глобальные изменения климата.

В третьем разделе детально изучены и проанализированы противоречия в гипотизе мобилизма и концепции зон спрединга.

Курсовая работа общим объемом 63 стр.

Раздел I. Новая глобальная тектоника литосферных плит как современный вариант мобилизма

1.1 Общая характеристика мобилизма

Догадки об ином, отличном от современного взаимном расположении континентов высказывались, неоднократно начиная с эпохи великих географических открытий. Сходство очертаний противоположных берегов Атлантического океана казалось разительным и наталкивало на мысль, что некогда Южная Америка и Африка примыкали друг к другу, образуя единый массив суши.

Гипотезу о горизонтальных перемещениях, или дрейфе, материков впервые наиболее полно обосновал немецкий геофизик А. Вегенер в своей книге 'Происхождение материков и океанов', опубликованной в 1915 г. Этот ученый стал родоначальником так называемого мобилизма (от французского mobile -- подвижный) -- направления в геологии и геофизике, отстаивающего возможность крупных горизонтальных перемещений континентов. Вегенер отметил также, что 350--200 млн. лет назад и в геологическом строении атлантических берегов Африки и Южной Америки, Европы и Северной Америки имелись сходные черты.

Немецкий ученый попробовал восстановить прежнее расположение континентов. Получилось, что в конце палеозоя (300 млн. лет назад) не было не только Атлантического, но и Индийского океанов, зато 'великий' Тихий океан был еще больше. А все континенты составляли тогда единый гигантский массив суши, названный Вегенером 'Пангея' (от греческого 'пан' -- все; 'гея' -- земля). С начала мезозоя (225 млн. лет) Пангея стала распадаться, а ее осколки -- современные материки -- 'отлетели' в разные стороны.

Вегенер предположил, что легкие континенты как бы плавают в подстилающем их более плотном и пластичном субстрате (в океанах он выходит почти к поверхности дна) наподобие дрейфующих льдов. Коллеги Вегенера -- геофизики, изучив характер прохождения сейсмических волн при землетрясениях, вскоре подтвердили, что действительно дно океанов подстилается более плотными вулканическими 'базальтовыми' породами, уходящими под гранитные континенты. Но стало известно также, что вещество Земли остается твердым (а не пластичным) вплоть до ядра Земли -- до глубины 2900 км. И геофизики наложили решительное 'вето' даже на мысль о возможном дрейфе материков. По их мнению, в природе нет сил, способных перемещать твердые континенты по твердому субстрату, в который континенты, как и любое плавающее тело, должны быть глубоко погружены. [3, c. 497-500]

Несмотря на 'запрет' геофизиков, для многих геологов мобилизм постоянно оставался главной рабочей гипотезой. И это не удивительно. За прошедшие полвека аргументы Вегенера о сходстве геологического строения и истории развития южных материков не только не утратили своего значения, но значительно усилились.

В Антарктиде, например, позднепалеозойские ледниковые отложения были найдены там, где их распространение предсказывалось в мобилистских реконструкциях. Там же обнаружили скелеты ископаемых земноводных -- лабиринтодонтов, живших в каменноугольное время и на других материках южного полушария. Выяснилось, что мезозойская флора Индии не имеет ничего общего с соседними сибирскими или китайскими растительными сообществами, но во многом совпадает с растительностью гораздо более удаленных от нее материков южного полушария. (Приложение А)

Приходится допускать, и это делают почти все исследователи, что в конце палеозоя -- начале мезозоя современные континенты южного полушария и Индия входили в состав единого обширнейшего материка.

Правда, большинство ученых не соглашаются с мобилистскими перемещениями континентов, а принимая местоположение континентов на Земле неизменным, фиксированным, полагают, что в прошлом на месте нынешних впадин Атлантического и Индийского океанов располагались обширные участки суши. Они-то, по их мнению, и служили сухопутными мостами для миграций фауны и флоры. Однако в структуре дна этих океанов не обнаружено остатков 'мостов', а бесследно исчезнуть они не могли. Вот почему многие геологи и палеонтологи склоняются к идеям мобилизма.

Объяснения мобилистов территориального распространения позднепалеозойских ледниковых отложений также выглядят более изящными и логичными.

В последние годы мобилистские построения вновь стали 'входить в моду'. Главными виновниками этого стали не геологи с их многочисленными, но не решающими доводами, а сами геофизики (парадоксально, если вспомнить их 'вето'), точнее, магнитологи. Оказалось, что фактические данные по намагниченности горных пород получают более стройное и логичное объяснение, если вводить поправку на перемещения континентов. Так, в четвертичном периоде (последние 1--2 млн. лет) положение магнитных полюсов было близким к современному и одинаковым для всех континентов. Но чем древнее породы, изучаемые магнитологами, тем дальше оказывалось положение былого магнитного полюса от современного, причем у каждого континента расхождение получается индивидуальным. Значит, если предполагать неподвижность материков, выходит, что древнее магнитное поле Земли в отличие от современного дипольного (двухполюсного) было мультипольным (многополюсным), т. е. на Земле было множество северных и такое же количество южных магнитных полюсов.

Странная картина с многочисленными полюсами сменяется привычной двухполюсной и для геологического прошлого, если только 'вернуть' материки на те места, которые они должны были занимать когда-то в соответствии с мобилистскими концепциями.

Современные данные палеомагнетизма позволили мобилистам приобрести новых приверженцев, хотя убежденных противников по-прежнему оставалось больше. И те и другие предпринимают неоднократные попытки, чтобы проверить, насколько согласуется новейший фактический материал с построениями Вегенера. (Приложение Б)

Сходимость противоположных берегов Атлантического океана пытались оценить даже с помощью электронно-вычислительной машины. Совмещали не современные береговые линии (которые могут претерпевать быстрое изменение), а края континентов по контуру материкового склона, который проходит в океане на глубине около 1 км. Совпадение получилось более чем удовлетворительное. [7, c. 21-22]

Противники мобилизма полагают, что упомянутые многочисленные совпадения случайны. Например, советский геофизик Е. Н. Люстих считает, что контуры самых разных материков имеют сходные очертания. По его мнению, достаточно хорошо совпадают тихоокеанское и атлантическое побережья одного и того же материка -- Южной Америки. Они никак и никогда не могли примыкать друг к другу. Такого рода возражения предвидел еще Вегенер. Он подчеркивал, что многочисленные обрывки газеты можно совместить друг с другом по-разному, но правильной будет только одна реконструкция: когда строки текста на краях смежных обрывков продолжают друг друга, т. е. когда совмещенные строки можно прочитать.

Мерилом истинности реконструкций мобилистов как раз и служат многочисленные совпадения 'строчек' геологической летописи, обрывающиеся на краях материков. Все же и в старых и в новых аргументах мобилистов их противники находили слабые стороны. Кроме того, в запасе всегда оставался уже упоминавшийся 'козырной' довод: в природе не известны силы, способные передвигать материки. Но в самое последнее время положение резко изменилось: новые факты, полученные при геофизических исследованиях и глубоководном бурении в океанах способствовали тому, что мобилизм из полуфантастической гипотезы стал гипотезой рабочей, конструктивной.

1.2 Основные положения концепции тектоники литосферных плит

С самого начала становления научной геологии, с середины XVIII в., ее главной задачей было объяснение причин движений земной коры, изменений ее структуры и явлений магматизма. С этой целью последовательно выдвигались различные гипотезы: поднятия, контракции, пульсационная, ротационная, расширения Земли, глубинной дифференциации и, наконец, дрейфа материков. Каждая из этих гипотез опиралась на какую-то реально наблюдаемую сторону тектонических процессов и, в конечном счете, терпела неудачу, так как не учитывала их действительного многообразия и (или) не могла предложить удовлетворительного их механизма. Ближе всего к истине, как потом оказалось, подошла гипотеза дрейфа материков А. Вегенера, но она не смогла предложить убедительный механизм этого дрейфа. [5, c. 33-50]

В конце 50-х -- начале 60-х годов началось интенсивное геолого-геофизическое исследование океанов и был сделан ряд принципиально важных геофизических открытий. Было установлено существование астеносферы и тем самым слоя, по поверхности которого возможно относительное перемещение литосферы. Было подтверждено отличие мощности и состава океанской коры от континентальной. Было обнаружено существование грандиозной системы срединно-океанских хребтов и рифтов. В океане были открыты линейные знакопеременные магнитные аномалии, параллельные и симметричные относительно осей срединных хребтов. Было открыто также явление периодических инверсий магнитного поля Земли.

Горные породы оказались обладающими остаточной намагниченностью, позволяющей восстановить их положение в древнем магнитном поле. На этой основе возникло новое научное направление--палеомагнетизм, первые же результаты которого показали, что материки испытали значительные перемещения, прежде чем занять свое современное положение.

Все эти и некоторые другие новые открытия не укладывались ни в одну тектоническую гипотезу фиксистского направления и заставили вспомнить о гипотезе Вегенера, которая к тому времени насчитывала лишь очень немногочисленных сторонников. В 1961--1968 гг. усилиями американских, английских, канадских и французских геофизиков и геологов были разработаны основы новой мобилистской теории, первоначально больше известной как новая глобальная тектоника, а затем тектоника плит(точнее, тектоника литосферных плит). Зародышем ее явилась идея об образовании океанов в результате раздвижения континентов и разрастания пространства молодой океанской коры начиная от осей срединно-океанских хребтов. Этот процесс был впервые описан американскими геологом Г. Хессом и геофизиком Р. Дитцем и получил от последнего название спрединга океанского дна (спрединг буквально означает распространение, разрастание).

Были октрыты также трансформные разломы, а также нарисована общая картина смещений литосферных плит. [4, c. 11-19]

Новой концепции повезло -- она вскоре начала получать фактическое подтверждение. В том же 1968 г. началось глубоководное бурение с американского судна 'Гломар Челленджер', и уже первый профиль буровых скважин в Южной Атлантике обнаружил совпадение возраста океанской коры, вскрытой скважинами, с возрастом, предсказанным по магнитным аномалиям, а также закономерное увеличение этого возраста по мере удаления от оси срединного хребта.

Рассмотрим основные положения тектоники литосферных плит.

1. Первой предпосылкой тектоники плит является разделение верхней части твердой Земли на две оболочки, существенно отличающиеся по реологическим свойствам (вязкости), -- жесткую и хрупкую литосферу и более пластичную и подвижную астеносферу. Как уже говорилось, выделение этих двух оболочек производится по сейсмологическим или магнитотеллурическим данным.

2. Второе положение тектоники плит, которому она и обязана своим названием, состоит в том, что литосфера естественно подразделена на ограниченное число плит--в настоящее время семь крупных и столько же малых. Основанием для их выделения и проведения границ между ними служит размещение очагов землетрясений.

3. Третье положение тектоники плит касается характера их взаимных перемещении. Различают три рода таких перемещений и соответственно границ между плитами: 1)дивергентные границы, вдоль которых происходит раздвижение плит, -- спрединг; 2) конвергентные границы, на которых идет сближение плит, обычно выражающееся поддвигом одной плиты под другую; если океанская плита пододвигается под континентальную, этот процесс называется субдукцией, если океанская плита надвигается на континентальную -- обдукцией; если сталкиваются две континентальные плиты, тоже обычно с поддвигом одной под другую, -- коллизией; 3) трансформные границы, вдоль которых происходит горизонтальное скольжение одной плиты относительно другой по плоскости вертикального трансформного разлома.

В природе преобладают границы первых двух типов.

На дивергентных границах, в зонах спрединга, происходит непрерывное рождение новой океанской коры; поэтому эти границы называют еще конструктивными. Кора эта перемещается астеносферным течением в сторону зон субдукции, где она поглощается на глубине; это дает основание называть такие границы деструктивными.

4. Четвертое положение тектоники плит заключается в том, что при своих перемещениях плиты подчиняются законам сферической геометрии, а точнее теореме Эйлера,согласно которой любое перемещение двух сопряженных точек по сфере совершается вдоль окружности, проведенной относительно оси, проходящей через центр Земли.

5. Пятое положение тектоники плит гласит, что объем поглощаемой в зонах субдукции океанской коры равен объему коры, нарождающейся в зонах спрединга.

6. Шестое положение тектоники плит усматривает основную причину движения плит в мантийной конвекции. Эта конвекция в классической модели 1968 г. является чисто тепловой и общемантийной, а способ ее воздействия на литосферные плиты состоит в том, что эти плиты, находящиеся в вязком сцеплении с астеносферой, увлекаются течением последней и движутся на манер ленты конвейера от осей спрединга к зонам субдукции. В целом схема мантийной конвекции, приводящей к плитнотектонической модели движений литосферы, состоит в том, что под срединно-океанскими хребтами располагаются восходящие ветви конвективных ячей, под зонами субдукции--нисходящие, а в промежутке между хребтами и желобами, под абиссальными равнинами и континентами -- горизонтальные отрезки этих ячей. [15, c.72-90]

1.3 Гипотеза современного мобилизма

Мобилизм (от лат. 'Подвижный') - научное направление, или система взглядов, в основу которых положено представление о значительные перемещения в горизонтальном направлении больших участков земной коры. Такие идеи появлялись в течение нескольких последних столетий, но достаточно обоснованные положения предложил лишь А. Вегенер (1912), который предполагал перемещения материков базальтовым слоем Земли.

Полной поддержки эти представления в то время не получили, но и не были забыты. В 60-х гг. появились первые положения о перемещении литосферных плит астеносферой (неомобилизм), которые сейчас стали господствующими, на них основываются принципы новой глобальной тектоники (НГТ).

Значительные горизонтальные перемещения больших участков земной коры доведены геологическими, геофизическими и геодезическими методами и не могут оспариваться, несмотря на отдельные недостатки схем их движения и гипотез.

Современный вариант мобилизма получил название новой глобальной тектоники литосферных плит.

Близ срединно-океанических хребтов литосферные плиты наращиваются за счет вещества, поднимающегося из недр, и расходятся в стороны (спрединг); в глубоководных желобах одна плита поддвигается под другую и поглощается (субдукция) мантией. Там, где плиты сталкиваются между собой, возникают складчатые сооружения. 'Новая глобальная тектоника' - современный вариант гипотезы мобилизма.

Возрождение этой концепции, основывающейся на результатах изучения рельефа дна, магнитных полей океанов и на данных палеомагматизма, связано с именем американского геолога Г. Хесса.

Её основные положения в настоящее время разделяются подавляющим большинством учёных и специалистов в области наук о Земле.

Однако, причины и механизм передвижения блоков земной коры не находили объяснения. В развитие этой концепции, по мере накопления новой научной информации, было сформулировано представление о новообразовании океанов в процессе их расширения (спрединга), начиная от осей срединных хребтов, и заполнения базальтовой магмой, изливающейся в рифтовых щелях.

Позднее представление о спрединге, рождающем новую океанскую кору, было дополнено представлением о её субдукции поглощении в глубоководных желобах, окаймляющих вулканические островные дуги, происходящем вдоль наклонных сейсмоактивных зон, уходящих глубоко в мантию. Согласно новой глобальной тектонике, литосфера, включая верхнюю мантию, разломана на литосферные плиты глыбы материковой коры с припаянными к ним оширными участками океанической коры, крупнейшими из которых являются: Евроазиатская, Североамериканская, Южноамериканская, Африканская, Индо-Австралийская, Антарктическая, Тихоокеанская. Эти плиты, кроме Тихоокеанской, несут на себе континенты. Кроме того, существуют плиты меньшей размерности: Наска, Кокос, Карибская, Аравийская, Филиппинская и др. Причина перемещения литосферных плит заключена в обмене веществом между верхней и нижней мантией в результате конвекционных (от лат. convectio принесение, доставка) течений, образующих замкнутые ячейки, имеющие горизонтальные размеры в несколько тысяч километров. Плиты расходятся от срединно-океанических хребтов к молодым складчатым поясам Альпийско-Гималайскому и Циркумтихоокеанскому. Причина этого расхождения заключена в том, что именно под срединно-океаническими хребтами происходит подъём разогретого вещества мантии, который раздвигает по обе стороны от оси хребта ранее вынесенную породу, образуя щель рифт. Аналогичные рифты образуются и под материками, стремясь расколоть его на отдельные глыбы, например в восточной Африке. [19, c. 32-53]

Теория новой глобальной тектоники вызвала прогресс в развитии геотектоники и связанных с ней наук о Земле. Она по-новому подходит к решению ряда геологических проблем, включая проблему выяснения условий формирования и региональных закономерностей размещения месторождений полезных ископаемых.

Мобилистская концепция новой глобальной тектоники, или тектоники литосферных плит, являющаяся в настоящее время единой и цельной основополагающей геотектонической концепцией о строении, развитии и эволюции оболочек Земли, обусловила, как считают многие исследователи, коренной переворот в науках о Земле. Многие её положения имеют важное значение для развития учения о полезных ископаемых.

Раздел II. Зоны спрединга и их роль в развитии Земли

2.1 Рифтогенез и определение зон спрединга

Рифтогенезом называют процесс горизонтального растяжения земной коры, приводящий к возникновению в ней или её верхней части весьма протяжённых, удлинённых, морфологически чётко выраженных впадин, ограниченных (по крайней мере с одной стороны) и осложнённых глубокими продольными разломами. Английский геолог Грегори, описавший подобные структуры в конце прошлого века в Восточной Африке, назвал их рифтами (от англ. rift -- разрыв, трещина, щель), а цепочки из нескольких рифтов обычно именуют рифтовыми зонами.

Хотя линейно вытянутые молодые впадины, ныне относимые к категории рифтов, были обнаружены на разных континентах ещё в конце XVIII века (Байкальский рифт) и XIX веке (Верхнерейнский рифт, рифты Мёртвого и Красного морей, Восточной Африки), они долгое время не привлекали к себе должного внимания геологов и считались второстепенными структурными формами, несравнимыми по своей распространённости и значимости в тектоническом развитии земной коры со структурами, образовавшимися в процессе её горизонтального сжатия: складками, надвигами, тектоническими покровами, которые слагают складчатые пояса континентов и присутствуют в древнем фундаменте их относительно стабильных платформенных областей. [23, c. 388-390]

В прошлом веке резкое преобладание в тектоническом строении Земли структур сжатия складчатых зон и поясов, по отношению к структурам растяжения (рифтовым зонам) находило естественное объяснение, ибо считалось, что наша планета почти полностью утратила внутренние источники энергии, постепенно охлаждается, уменьшает свой объём и в результате общего сжатия, неравномерно проявляющегося на её поверхности и во времени, её кора подвергается короблению, смятию и в ней периодически возникают складчатые структуры и образуются крупные неровности рельефа. Подобные идеи высказывали и обосновывали, в частности, знаменитый английский физик лорд Кельвин, авторитет которого среди естествоиспытателей второй половины XIX века был исключительно высок, и его современник -- великий австрийский геолог Э. Зюсс. Последний считал даже, что ограниченные разломами впадины (грабены) Восточной Африки, послужившие для Грегори образцом (тектонотипом) рифтовых структур, образовались не в ходе растяжения земной коры, а при общем сжатии Земли. Однако открытие на рубеже веков явления радиоактивного распада элементов показало, что в недрах Земли заключены мощные источники термической энергии, и господствовавшая до этого концепция о постепенном сжатии Земли в ходе её развития -- так называемая контракционная гипотеза была большинством геологов поставлена под сомнение или вовсе отвергнута.

Развернувшееся с середины XX века систематическое геолого-геофизическое изучение ложа океанов, занимающих около 2/3 поверхности Земли, привело к открытию на их дне грандиозных, линейно вытянутых зон поднятий, рассечённых множеством продольных и поперечных разломов -- срединно-океанических или, точнее, внутриокеанических хребтов общей протяжённостью более 80 тыс. км (Приложение В).

Обнаружилось, что они пространственно связаны с некоторыми рифтовыми зонами на континентах, обладают сходными с ними или близкими чертами рельефа, структуры, магматизма и геофизических особенностей и, несомненно, представляют собой родственные им, хотя и гораздо более крупные тектонические образования.

В пределах внутриокеанических хребтов устанавливаются явные признаки поперечного или близкого к поперечному их простиранию горизонтального расширения земной коры, при этом во много раз превосходящего по своей скорости и общему масштабу её расширение в рифтовых зонах континентов.

В отличие от последних оно проявляется не только в раздроблении, растяжении и утоньшении ранее существовавшей коры, но и в полном её разрыве, расхождении обособившихся блоков в разные стороны и последовательном заполнении образовавшихся между ними зияний поднимающимся из мантии Земли горячим глубинным магматическим материалом. Проявления сжатия коры в пределах ложа океанов в отличие от континентов оказались незначительными или локальными.

Открытие грандиозного явления раздвижения ложа океанов, получившего название 'спрединг' и приведшего на протяжении последних 150-170 млн. лет к возникновению и расширению до современных размеров огромных впадин Атлантического, Индийского и Арктического океанов и обновлению более древней впадины Тихого океана, радикально изменило представления о тектоническом строении Земли и геодинамических процессах, происходящих в её верхних оболочках, и, в частности, показало, что процессы горизонтального растяжения и расширения в её коре в масштабе всей планеты играют не меньшую роль, чем процессы её сокращения и сжатия, а по мнению некоторых исследователей даже превосходят их по своему глобальному эффекту.

В последние десятилетия резко возрос интерес геологов к изучению рифтогенеза (включая его наиболее крупномасштабную форму -- спрединг) как одного из важнейших тектонических процессов, которые оказывают огромное влияние на многие другие процессы, происходящие в земной коре и на её поверхности: формирование рельефа, осадконакопление, магматизм, образование месторождений рудных, нерудных и горючих полезных ископаемых, а также развитие жизни на нашей планете. [25, c.353-370]

В изучении современного и новейшего рифтогенеза и выяснении роли рифтогенеза и его эволюции в истории Земли в последние годы были достигнуты значительные успехи.

Вместе с тем возникли дискуссии относительно понимания общих закономерностей и тенденций в развитии Земли и места рифтогенеза, спрединга и сопряжённых с ними процессов в её эволюции.

Наиболее крупномасштабную и зрелую форму горизонтального раздвижения земной коры -- рифтогенеза в широком смысле -- представляет спрединг.

2.2 Новейшие рифтовые структуры и активизация спрединговых зон ложа океана

Все активно развивающиеся или лишь недавно приостановившие своё развитие континентальные рифтовые зоны были заложены не ранее 40-50 млн. лет тому назад (то есть середины палеогенового периода), а многие из них -- даже в последние 5-10 млн. лет, то есть во второй половине неогенового периода, когда произошла резкая глобальная активизация рифтогенеза и спрединга. (Приложение Г)

Созданные в процессе спрединга тектонические зоны, выраженные в рельефе грандиозными подводными внутриокеаническими рифтовыми хребтами, занимают большую часть площади дна океанов или около половины поверхности Земли. В совокупности они образуют мировую систему спрединговых структур. Её главными элементами являются почти непрерывное кольцо субширотных спрединговых зон, окаймляющих Антарктиду, и четыре отходящих от него к северу примерно на равном угловом расстоянии друг от друга в целом субмеридиональных спрединговых пояса: Атлантический, Индоокеанский, Западно- и Восточно-Тихоокеанский. Близ экватора эти пояса резко коленообразно отклоняются к западу, а затем продолжают следовать в северном направлении, постепенно сужаются, вырождаются, подставляясь по простиранию современными межконтинентальными рифовымизонами (Аденская, Красноморская, Калифорнийская) и далее внутриконтинетальными рифовыми зонами и спрединговыми хребтами, и, наконец, затухают.

В отличие от остальных океанских спрединговых поясов недавно выявленный Западно-Тихоокеанский пояс в основном протягивается через возникшие в ходе спрединга глубоководные впадины морей на западной окраине этого океана. [10, c. 76-94]

Основными элементами внутриокеанских спрединговых хребтов в поперечном разрезе являются узкая гребневая зона, на большей части своего протяжения осложнённая осевой рифтовой долиной, и широкие (от нескольких сот до первых тысяч километров) фланговые зоны, в целом полого снижающиеся к подножиям этих хребтов. В осевой зоне ныне происходит процесс раздвижения литосферных плит с полускоростью от 1 до 10 см в годи формирования новой океанской коры за счёт поднимающегося из верхней мантии и заполняющего образующуюся полость расплавленного, но постепенно остывающего магматического материала. Верхние части разреза этой зоны слагают лавы подводных базальтовых излияний с их вулканическими центрами и магмоподводящими каналами (дайками), нижнюю -- магматическая камера, в процессе охлаждения и застывания постепенно превращающаяся в сложно расслоённое интрузивное тело из основных и ультраосновных пород (Приложение Д).

Широкие фланговые зоны в относительно приподнятых приосевых частях спрединговых хребтов осложнены продольными грядами, сложенными базальтовыми лавами, и межгрядовыми понижениями, образовавшимися на более ранних стадиях длительного процесса раздвижения и новообразования океанского дна. По мере удаления от гребневой зоны первичная вулканическая поверхность фланговых зон постепенно скрывается под океанскими осадками, толща которых становится всё более мощной, начинается со всё более древних слоёв и соответственно подстилается всё более древними базальтовыми покровами.

Понижение поверхности внутриокеанских хребтов к их периферии объясняется постепенным охлаждением и соответственно увеличением плотности и уменьшением объёма разновозрастных магматических комплексов, формировавшихся на разных стадиях процесса спрединга по мере их отдаления от активной гребневой зоны.

Характерной особенностью структуры спрединговых океанских хребтов, отличающей их от рифовых зон континентов, является наличие рассекающих их гребневые, а также фланговые зоны или по крайней мере внутренние приосевые части последних многочисленных взаимнопараллельных зон разломов, поперечных или диагональных по отношению к простиранию гребневой зоны или хребта в целом, получивших от выделившего этот класс тектонических структур канадского геофизика Т. Вилсона название трансформных разломов.

Морфологически они могут быть выражены в виде узких желобов, уступов или узких гребней, а в плане наблюдается скачкообразное смещение по этим разломам осевой зоны и одновозрастных элементов фланговых зон в смежных сегментах спрединговых хребтов, создающее иллюзию их последующего относительного перемещения по сдвигу.

В действительности, как показал Вилсон, трансформные разломы представляют собой относительно древние тектонические структуры, разделявшие сегменты этих хребтов, а оси спрединга в последних не продолжались непрерывно в соседние сегменты, но с момента заложения находились в них на расстоянии от нескольких до нескольких сот километров друг от друга.

Результаты глубоководного бурения и геофизических исследований показывают, что на некоторых участках внутриокеанических рифтовых хребтов процесс спрединга начался ещё в позднеюрскую эпоху (около 160-140 млн. лет тому назад), но по большей части в раннемеловую (между 140-100 млн. лет тому назад) или позднемеловую эпоху (100-65 млн. лет тому назад) и продолжался в течение всего кайнозоя.

В отличие от континентального рифтогенеза, проявлявшегося отдельными прерывистыми импульсами, спрединг происходил почти непрерывно, но во времени скорость его неоднократно изменялась. Относительно наиболее высокой средняя скорость спрединга была в позднемеловую эпоху, а в кайнозое она в целом, хотя и с колебаниями постепенно снижалась, но в последние 10 млн. лет вновь заметно возросла.

Со временем положение осей активно развивающихся зон спрединга также несколько изменялось, некоторые из них отмирали (например, зоны спрединга Лабрадорского и Тасманова морей), другие, напротив, постепенно удлинялись, как бы прорастали по простиранию, третьи скачкообразно смещались в сторону параллельно своему первоначальному положению, четвёртые изменяли свою ориентировку.

Особенно резкие перестройки тектонического плана активных зон спрединга наблюдались в Индоокеанской области.

Процесс спрединга может начинаться в регионах, первоначально обладавших как континентальной, так и океанской корой. Так, во второй половине мезозоя существовавший тогда единый гигантский суперконтинент Пангея раскололся на несколько крупных обломков -- нынешних континентов, между которыми в результате длительного спрединга образовались впадины современных Индийского, Атлантического и Северного Ледовитого океанов. При этом спредингу непосредственно предшествовало и частично сопутствовало его начальной стадии широкое развитие континентальных рифовых зон (главным образом юрских и раннемеловых), фрагменты которых сохранились в пределах северо-западной окраины Европы, Африки, Южной Америки, Индостана, Австралии и Антарктиды. В этих регионах в ходе своего развития некоторые внутриконтинентальные рифовые зоны превратились в межконтинентальные эмбриональные спрединговые зоны, а последние в дальнейшем -- в спрединговые пояса океанов.

Однако в пределах Тихого океана, ложе которого, по мнению большинства исследователей, как огромный регион с корой океанского типа существует по крайней мере с палеозоя, то есть более 0,5 млрд лет, а может быть, и 1 млрд лет, а современные спрединговые пояса в котором стали формироваться лишь во второй половине или в конце мезозоя, то есть не раньше 170-150 млн лет тому назад, процессу рифтогенеза, переросшему в крупномасштабный спрединг, по-видимому, подверглась более древняя кора океанского типа.

Спрединговые пояса, несомненно, имеют очень глубокие корни, уходящие в глубь всей верхней мантии (до глубин 600-700 км), а частично и в нижнюю мантию, а их развитие, вероятно, контролировалось процессами, происходящими в верхнем, жидком ядре и на границе ядра и мантии Земли (2900 км). Результаты новейших сейсмотомографических исследований, позволяющих просвечивать недра Земли вплоть до поверхности ядра, показали, что под всеми спрединговыми поясами верхняя мантия, а под некоторыми из них также нижняя мантия или её верхняя часть характеризуются аномально пониженными (для соответствующих глубин) скоростями прохождения сейсмических волн, указывающими на пониженную плотность и повышенные температуры, что позволяет предполагать под этими поясами восходящие потоки тепла и глубинного материала.

Недавно было установлено, что частота инверсий полярности геомагнитного поля, которое генерируется во внешнем, жидком ядре Земли и на его границе с мантией и в основном зависит от происходящих в них процессов, во времени существенно варьировала, и эти изменения, по крайней мере на протяжении последних 180 млн лет, хорошо коррелируются с глобальными изменениями интенсивности спрединга, континентального рифтогенеза, базальтового вулканизма и деформаций сжатия в земной коре, а также с эвстатическими колебаниями уровня Мирового океана, отражающими изменения формы его дна и земной поверхности в целом. Оказалось, что фазам учащения геомагнитных инверсий, длительность которых не превышает1-2 млн. лет, отвечают во времени фазы замедления спрединга, приостановки рифтогенеза, ослабления базальтовых излияний, усиления деформаций сжатия и кратковременные фазы довольно резкого (до 50-100 м) падения уровня Мирового океана.

Напротив, фазам, отличающимся более редкими геомагнитными инверсиями или их полным отсутствием (продолжительностью от 1-2 до 10- 20 млн лет), соответствуют глобальные фазы ускорения спрединга, активизации континентального рифтогенеза, базальтового вулканизма, ослабления деформаций сжатия и подъёма уровня Мирового океана.

Таким образом, можно предполагать, что интенсивность спрединга и континентального рифтообразования во времени в конечном счёте контролируется ходом процессов, протекающих в самых глубинных частях Земли. [27, c. 43-60]

Бесспорные свидетельства спрединга океанской коры в масштабе, подобном тому, в каком он проявлялся в последние 150 млн. лет, в более древние эпохи истории Земли отсутствуют, более того, пока достоверно неизвестны даже сравнительно небольшие участки более древней, тектонически не деформированной несомненно океанской коры. Однако это не означает, что спрединг в более ранние эпохи не имел места. Напротив, во внутренних зонах подвижных (геосинклинальных) поясов Земли, по крайней мере в течение последнего миллиарда лет, неоднократно происходили процессы раздвига континентальной коры и новообразования глубоководных бассейнов с корой океанского или близкого к нему типа, однако время их существования, как правило, не превышало десятков или сотни миллионов лет, поскольку спрединг в них быстро прекращался, обрамляющие континентальные блоки вновь начинали сближаться и в конце концов почти смыкались или даже надвигались друг на друга, а заполнявший зону раздвига комплекс ультраосновных, основных, а вверху также глубоководных осадочных пород коры океанского типа (офиолитовая ассоциация) подвергался сильному горизонтальному сжатию, тектоническому разлинзованию, перетиранию и часто также надвигался на один из её бортов.

Вопрос о первоначальной ширине подобных офиолитовых зон в момент их максимального раскрытия вызывает острые дискуссии.

Часть исследователей предполагают, что их ширина не превышала десятков или первых сотен километров (подобно современным зачаточным зонам спрединга в осевой части Красного моря и глубоководных впадин некоторых окраинных морей), другие же допускают, что она могла достигать нескольких тысяч километров и не уступала ширине спрединговых поясов Индийского и Атлантического океанов, и считают, что подобные им бассейны с корой океанского типа могли существовать по крайней мере уже не менее 1 млрд лет тому назад. Однако такое предположение вызывает большие сомнения, поскольку в отличие от недолговечных зон с корой океанского типа, возникавших, а затем закрывавшихся в геосинклинальных поясах, впадины современных Атлантического и Индийского океанов существуют уже более150 млн лет, а спрединг в них не только не прекратился и тем более не сменился сближением их бортов, но даже усилился в последние 10 млн лет. Кроме того, породы офиолитовых зон и коры современных океанов несколько различаются петрохимически.

Более вероятно, что огромные спрединговые пояса современных океанов, хотя и представляют собой тектонические структуры, родственные спрединговым зонам геосинклинальных поясов и континентальным рифовым зонам, вместе с тем отличаются от них по своим размерам, масштабу расширения и раздвижения коры на ранних стадиях развития, геологическому времени появления и длительности развития структур каждого из этих типов (Приложение Е).

Проторифтовые зоны континентов, испытавшие последующее сжатие, возникали уже 2,5-2 млрд. лет назад, первые континентальные рифовые зоны, не подвергшиеся значительному позднейшему сжатию (авлакогены), -- около 1,5-2 млрд лет тому назад, первые офиолитовые спрединговые зоны в геосинклинальных поясах с умеренным масштабом раздвижения континентальных блоков и их последующей коллизией -- около 1 млрд лет тому назад и, наконец, огромные по протяжённости и масштабу продолжающегося и сегодня раздвижения коры спрединговые пояса в большинстве современных океанов -- около 150 млн лет тому назад, а в области Тихого океана, может быть, несколько раньше. Это не исключает того, что спрединг, протекающий в современных океанах, в будущем прекратится и даже может смениться сближением обрамляющих их континентальных блоков.

2.3 Состав магматических пород в зонах спрединга

Тектономагматические процессы зон спрединга формируют океанскую кору: из вещества, отделяющегося от мантии. О масштабах явления можно судить по тому, что ежегодно создается около 3-3,5 км² и океанская кора, образовавшаяся за последние 170 млн. лет, не только распространилась на всю площадь дна Мирового океана, но еще такая же или даже большая ее часть была поглощена за это время в зонах субдукции. В этих зонах породы океанской коры вместе с некоторым количеством осадочного материала континентального и иного происхождения возвращаются глубоко в мантию.

Таким образом, конструктивные процессы спрединга - всего лишь звено в мантийно-коровом круговороте вещества (англ., recycling).

Изучение магматических пород в современных срединных хребтах, выявление вариаций их состава в зависимости от рельефа и строения зон спрединга, от кинематики и от стадии развития важно не только для понимания этой формы рифтогенеза, но и для палеотектоники. Оно служит основой исследования и интерпретации фрагментов древней океанской коры (офиолитов) с позиций актуализма. В этом отношении информативны не только базальтоиды и габброиды, но и выступающие в срединных хребтах перидотиты - тугоплавкий остаток мантийного вещества.

Базальтовая магма, разные формы кристаллизации которой дают породы II и III слоев океанской коры, обнаруживает общие особенности состава во всех зонах спрединга, что послужило основанием для выделения особого геохимического типа базальтоидов, обозначаемых обычно как породы типа MORB (англ. Mid-oceanic ridge basalts) или СОХ (срединно-океанских хребтов - pppa.ru). Были выявлены их отличия от базальтоидов других геодинамических обстановок. С тех пор как в начале 60-х годов Д. Энгель и С. Энгель определили этот тип толеитовых базальтов, глубоководное бурение, драгирование и картирование дали огромный фактический материал и стало ясно их большое разнообразие. (Приложение Е)

Для океанских толеитов нормального типа (N-MORB) характерно низкое содержание подвижных, так называемых некогерентных элементов, в том числе калия, поэтому их считают продуктом частичного плавления геохимически истощенной (деплетированной) мантии на сравнительно небольших глубинах. При этом степень плавления исходных пород была высокой, что выразилось, в частности, обогащенностью расплава элементами группы железа. На деплетированность мантийного источника (которую объясняют массовым выносом подвижных элементов в верхние оболочки Земли еще в раннем протерозое - pppa.ru) указывают и изотопные характеристики. [31, c. 358-361]

Отношение 87Sr/86Sr в N-MORB около 0,7025, что заметно ниже значений, отвечающих нормальному накоплению в мантии радиогенного 87Sr при допущении исходного хондритового состава с рубидий-стронциевым отношением 0,026-0,034.

Предполагается, что в геологическом прошлом вынос рубидия, более подвижного, чем стронций, снизил это отношение приблизительно до современного (0,006).

Преимущественным выносом из мантии 144Nd (Он подвижней, чем 147Sm, распад которого дает 143Nd) объясняют наблюдаемые отношения 143Nd/144Nd и соответствующие им высокие (около +10) значения меры изотопного состава Nd.

Нормальным океанским толеитам противопоставляются базальты геохимически обогащенного типа E-MORB (англ., enriched), обозначаемого также P-MORB (англ., plume - струя), поскольку появление в зоне спрединга обогащенных некогерентными элементами базальтов, в частности в Исландии, связывают с горячими точками - с подъемом мантийных струй, несущих вещество из неистощенных низов мантии.

Выразительны редкоземельные спектры этих базальтов с гораздо более высокими, чем в нормальных толеитах, содержаниями легких редких земель. Выделяют и переходный геохимический тип базальтов T-MORB (англ., transitional), степень обогащенности которых нарастает при приближении к горячим точкам.

Особенно важны данные о содержании в базальтах таких элементов, как торий, тантал, гафний, которые устойчивы при последующих вторичных изменениях пород и поэтому надежны при использовании химических данных для реконструкций.

В случае дифференциации первичной базальтовой магмы в зонах спрединга обычно проявляется так называемый 'толеитовый' тренд с накоплением железа на ранних стадиях процесса. Тренды дифференциации, наряду с составом, широко используются для распознавания и разграничения базальтоидов разных геодинамических обстановок.

Вариации состава базальтов в срединно-океанских хребтах обнаруживают связь с тектонической сегментацией.

Согласно Дж. Синтону (1990), крупные, длиной в сотни километров, отрезки зон спрединга различаются такими геохимическими особенностями базальтов, которые лучше всего объясняются неодинаковым составом исходного мантийного вещества.

Вариации состава базальтов при сравнении сегментов длиной в десятки километров обусловлены преимущественно степенью парциального плавления - pppa.ru. Наконец, для самой дробной сегментации, измеряемой километрами, вариации базальтов отражают главным образом разную глубину плавления. На все эти вариации накладывается зависимость состава базальтовых магм от скорости спрединга. [28, c. 3-18]

Базальты окраинных морей, формирующиеся в задуговых зонах спрединга, иногда неотличимы по составу от базальтов срединно-океанских хребтов. Вместе с тем, как показали А. Сондере и Дж. Тарни (1984), среди них представлены разности с геохимическими признаками, которые сближают их с островодужными толеитами.

Остается неясным вопрос о каких-либо направленных изменениях базальтовых выплавок в ходе эволюции зоны спрединга от ее заложения и до раскрытия бассейна океанских размеров. Такие направленные изменения установлены в составе мантийных реститов по образцам перидотитов, взятых в осевой зоне юных систем спрединга (с острова Забаргад в Красном море), микроокеанов и зрелых океанских бассейнов.

Согласно Э. Бонатти (1988), по мере эволюции зоны спрединга и расширения окружающего ее бассейна возрастают температура выплавки базальтовой магмы (определяемая по пироксеновому термометру) и геохимическая деплетированность мантийных реститов. С.А. Паланджян (1991) рассмотрел и использовал при палеотектоническом анализе направленные изменения состава минералов в перидотитах, в частности распределение окиси хрома между шпинелью и ортопироксеном.

2.4 Статистический анализ спрединга дна океанов и его влияния на глобальные изменения климата

Давно и хорошо известно, что температура с погружением в недра планеты повышается. На протяжении первых километров от земной поверхности температура повышается на 0,6°C каждые 18 м, далее этот процесс замедляется. Температура ядра Земли по последним данным составляет примерно 5000-6000°C. Теплопроводность горных пород не столь мала, таким образом поток тепла изнутри Земли к ее поверхности весьма ощутим.

В настоящее время известно, что экваториальный диаметр Земли составляет 12 754 км, а полярный - около 12 711 км. Геометрически наша планета представляет собой трехосный эллипсоидный сфероид, сплющенный у полюсов. Площадь поверхности Земли около 510 млн. кв. км, из них 361 млн. кв. км приходится на воду. Объем Земли равен около 1121 млрд. куб. км. Масса Земли составляет около 6000х10 в 18 степени тонн. Масса Юпитера больше массы Земли примерно в 318 раз, Солнца - в 333 тыс. раз. Масса Земли в 82 раза превышает массу Луны. Средняя плотность планеты примерно в 5,5 раза больше плотности воды. Плотность мантии Земли от 3 до 5 г/ куб. см, в пределах ядра плотность значительно выше. В центре Земли она может достигать 17 г/куб.см. Плотность воздуха у земной поверхности примерно 1/800 плотности воды, а в верхних слоях атмосферы она значительно меньше.

Температура в нижних слоях атмосферы Земли варьирует. от + 58°C (зарегистрирована в Эль-Азизии в Ливии) до -89,2°С (на станции Восток близ Южного полюса в Антарктиде). В приповерхностном слое атмосферы средняя температура воздуха составляет +15° C. Оболочка Земли, в пределах которой температуры обычно ниже 0°С, называется криосферой (слой многолетней мерзлоты).

В тропиках отрицательная температура воздуха начинается на высоте около 4500 м, а в высоких широтах - на высоте уровня моря. В приполярных районах на материках криосфера может простираться на несколько десятков сотен метров ниже земной поверхности, формируя горизонт многолетней мерзлоты.

Земля вращается вокруг своей оси, при этом точка на экваторе перемещается со скоростью 1600 км/ч. Земля также обращается вокруг Солнца по орбите протяженностью около 958 млн. км со средней (но не постоянной) скоростью 29,8 км/с, совершая полный оборот за 365,242 средних солнечных суток. [34, c. 254--274]

Гигантская мировая система разломов и сбросов, известная как срединно-океанический рифт, опоясывает Землю на протяжении более 65 тыс. км. Для этого рифта характерны движения вдоль разломов, землетрясения и сильный поток внутренней тепловой энергии. Тихоокеанское 'огненное кольцо' и Альпийско-Гималайский горный пояс - основные районы вулканической активности, связанные со срединно-океаническим рифтом. К первому из этих районов приурочены примерно 500 действующих вулканов. Иногда в этоп поясе возникают новые вулканы, как например, вулкан Парикутин в Мексике (1943) или вулкан Суртсей у южных берегов Исландии (1965).

В эпоху расширения происходит раздвижение дна океанов в рифтовых зонах, в результате чего площадь океана, а следовательно и объем планеты увеличиваются. Разуплотнение мантийного вещества приводит к его плавлению, и расплав в виде базальтовой магмы начинает поступать на поверхность и застывает, отдавая тепло в океан. Так образуются базальтовые дайки. При этом земная кора растягивается.

Между материковыми сиалическими плитами и океаническими базальтовыми также образуются разломы в виде глубоководных желобов. Здесь расплавленное вещество в виде магмы также поднимается вверх и изливается, расширяя дно океана.

В этих зонах в связи с разуплотнением вещества мантии также действуют вулканы, и не только на дне океана, но и на окраинной части материка. Эта окраинная часть материка растягивается, расплавляется снизу и проседает. Иногда куски материковой плиты отрываются от основной части плиты, становятся островными дугами, а между инми и материком возникают новые зоны спрединга, становящиеся морями типа Японского и Охотского.

Повышенные потоки тепла на дне глубоководных впадин (желобов) и в зонах спрединга на дне океанов являются причиной возникновения своеобразных башен, вокруг которых концентрируется очень своеобразная жизнь, основанная на извлечении энергии из химических соединений - так называемый хемосинтез. По сути, это совсем другая биосфера, не нуждающаяся в солнечной энергии. Подобные формы жизни могут быть не только на Земле, но и на больших спутниках Юпитера, например, на дне океанов Европы, которые с поверхности скованы толстым слоем льда.

Зоны спрединга срединно-океанических хребтов подразделяются на быстроспрединговые (более 21 см/год), промежуточные со скоростью растяжения от 8 до 21 см/год и медленноспрединговые (от 2 до 8 см/год). К первым относится хребет Хуан-де-Фука, Восточно-Тихоокеанское поднятие, часть зоны спрединга Индийского океана, Галапагосский рифт. К зонам спрединга с низкими скоростями спрединга относится, прежде всего, Срединно-Атлантический хребет, а также часть зон Индийского океана, включая Аденский залив. Это говорит о том, что поток тепла идущий из недр (из мантии) ко дну океанов неодинаков в разных морях. Не потому ли Охотское море относится к холодным морям, а Берингово море, несмотря на то, что расположено севернее Охотского, к более теплым. Поток тепла ко дну Охотского моря из недр Земли меньше, чем поток тепла к дну Берингова моря.

Температура океана сильно изменялась во времени.

Изучая изотопы некоторых раковин, главным образом микроскопических фораминифер, живших в поверхностном слое океана и на его дне, можно (при некоторых правдоподобных допущениях) оценить температуры поверхностных и донных вод этого океана. Последние исследования подобного рода показывают, что в середине мелового периода среднегодовая температура поверхностных вод вблизи экватора была близка к современной (26-28°С) или даже на 3-4° была выше современной. Вблизи 60° южной широты она в то время колебалась от 10 до 18° (сейчас здесь она колеблется от 0 до 6°), а на полюсах, как предполагается, температура в начале мелового периода даже зимой на поверхности была не выше 0°С (сейчас она заметно ниже). Температура донных вод мирового океана вблизи 60° южной широты в начале мелового периода составляла около 16-19°С и только к концу мелового периода повсеместно снизилась до 10-16°.

Современое состояние земной коры представляет полную или почти полную консолидацию и 'сжатие альпийского типа более невозможно в условиях такой консолидации' [13, с. 205].

Масштабный спрединг в океанах более невозможен при достигнутом тепловом балансе, когда снова стали возможными оледенения, а интенсивность магнитного поля начала снижаться.

Этот вывод и следует считать главным результатом статистического анализа океанов, избавляющим от неопределенности в представлениях о дальнейшей эволюции Земли.

Раздел III. Противоречия в гипотизе мобилизма и концепции зон спрединга

3.1 Историко-геологические аргументы

Согласно концепции тектоники литосферных плит их образование происходит в осевой части срединно-океанического хребта; плиты движутся от него в обе стороны, а затем погружаются в мантию.

Посмотрим, подтверждают ли геологические материалы три постулата плитотектоники:

а) спрединг в осевой части срединного хребта;

б) перемещение коры в сторону от него;

в) субдукцию у океанических желобов.

Бурение показало, что в пределах южной части Срединно-Атлантического хребта в палеогене и неогене существовала обширная впадина, напоминающая платформенную синеклизу. О том, что под впадиной находится гранито-гнейсовый фундамент, свидетельствуют обломки гранитов и гнейсов в базальтовых потоках на островах Вознесения и Тристан-да-Кунья.

Перейдем к центральной части Срединно-Атлантического хребта. Восточнее его сочленения с зоной разломов Романш обнаружена мощная (более 4 км) мел-палеогеновая осадочная толща, верхняя часть которой сложена палеоцен-эоценовыми грубозернистыми кварцевыми песчаниками - продуктами размыва располагавшихся где-то неподалеку гранитных пород (Бонатти, 1996). На той же широте в осевой части хребта, севернее на 20 с. ш. драгирование в приосевой зоне хребта наряду с базальтами (60% пробы) принесло карбонатные породы позднемелового возраста (маастрихт) и обломок углистого сланца (Удинцев, 1990).

Как в 20 км от сейсмически и вулканически активного рифтового ущелья накапливались осадки с возрастом около 70 млн. лет и как там оказался углистый сланец, возникший в торфянике, содержащий споры маастрихта - эоцена?

Бурением вблизи оси срединного хребта (230 с. ш.) вскрыты метаморфизованные породы в коренном залегании - метагаббро, метатроктолиты, габбро-гранулиты, которые секутся жилами трондъемитов и метадолеритов. Возраст цирконов из метагабброидов 1.6-1.7 и 0.3 млрд. лет. Больше всего находок древних пород в пределах Азоро-Бискайского поднятия (40-е градусы с. ш.), расположенного на западном продолжении Средиземноморского геосинклинально-складчатого пояса. Р. Фюрон еще в 1949 г. описал поднятые там кварциты и кремнистые сланцы с фауной кембрийских трилобитов. Позже там собраны метапелиты, гнейсы, граниты, чарнокиты и другие континентальные породы. Многочисленны находки гранитов и гранулитов и в Северной Атлантике (50-600 с. ш.). Хотя приверженцы тектоники плит всех их объясняют ледовым разносом, среди них есть и заведомо местные, например на Исландско-Фарерском пороге и на подводном плато Роколл.

Существование континентальной коры под Северной Атлантикой подтверждают и сейсмические данные - мощность коры такая же, как и на шельфах, окружающих Британские острова.

Таким образом, геологические данные свидетельствуют, что на всем протяжении Срединно-Атлантического хребта нет свидетельств существования механизма спрединга (раздвижения в стороны новообразующейся базальтовой коры). Южная и Северная Атлантика - это опустившиеся части древне платформы, а в Центральной Атлантике, вероятно, расположен рифей-фанерозойский складчатый пояс, погрузившийся в кайнозое.

В пределах Срединно-Атлантического хребта в кайнозое действительно происходили трещинные излияния базальтов, отличных от платобазальтов океанических котловин. Но они не покрывали всю его поверхность, и поэтому возможно установить его предшествовавшую тектоническую структуру, не отличавшуюся от структур материков.

Сторонники тектоники плит продолжают утверждать, что глубоководное бурение подтвердило возраст дна океанов, вычисленный по номеру магнитной аномалии. [24, c. 56-63]

Г.Ф. Макаренко (1993), проанализировав материалы бурения по всем океанам, показала, что базальтовые плащи на дне океанов, как и на континентах, возникли в результате пяти общепланетарных импульсов, приходящихся по времени к границам геологических периодов (Р2-Т, Т3-J1, J3-K1, K2-p1, p1-N1). Два последних импульса имели линейный характер, захватив полосу, где возникли срединно-океанические хребты. Только в этом и проявился более молодой возраст базальтов в осевой части океанов по сравнению с их периферией.

Результаты глубоководного бурения свидетельствуют, что в основании осадочного чехла океанов залегают мелководные и континентальные, свидетельствуя, что ранее на месте океанов располагались континенты (Рудич, 1983, Удинцев, 1987).

Е.М. Рудич показал, что размещение мелководных отложений на акватории Атлантического и Индийского океанов противоположное тому, которое следовало бы ожидать при реализации модели спрединга. В рамках этой модели мелководные осадки должны становиться все более древними в направлении от срединно-океанического хребта к континентам. В действительности картина обратная - в направлении к побережьям возраст мелководных осадков становится все более молодым.

Историко-геологические данные не подтверждают и субдукцию. Б.И. Васильев, обобщивший геологический материал по дну Тихого океана, заключает: '…все глубоководные желоба как морфоструктуры сформировались в одно и то же время - в позднем кайнозое'.

Об этом свидетельствуют следующие факты.

1. Мелководные отложения в основании островных склонов глубоководных желобов по палеонтологическим данным имеют возраст до раннего плиоцена включительно. Плейстоценовый возраст имеют также турбидиты, залегающие в днищах желобов и в депрессиях-ловушках на склонах.

2. Мощность, структура и состав осадочной толщи до плиоцена включительно совершенно одинаковы как на океанических склонах, так и на прилегающих к ним участках океанических котловин, что свидетельствует об одинаковых условиях осадконакопления.

3. На склоне желоба Пуэрто-Рико на глубине 3860 м обнаружен плейстоценовый коралловый риф. Мелководные карбонатные отложения плиоцена с бентосными фораминиферами обнаружены в основании островного склона Идзу-Бонинского желоба на глубине 5-5.2 км, а крупные колонии отмерших губок - на склоне Курило-Камчатского желоба на глубине до 6500 м.

4. Сбросы на склонах желобов, формирующие их ступенчатый профиль, секут осадочные отложения до плиоцена включительно, поэтому возраст их не древнее плейстоцена

5. Толщина железо-марганцевых пленок 'подводного загара' на скальных породах, обнажающихся в тектонических уступах на склонах желобов, не превышает 0.5-1.0 мм, что при скорости их нарастания 1-4 мм/млн. лет дает возраст менее 1 млн. лет.

6. В желобах наблюдаются подводные долины, переходящие с островных склонов на океанические и прослеживающиеся на расстояние до 300-500 км от осевых зон желобов.

Они заполнены плиоцен-плейстоценовыми отложениями, несогласно перекрывающими разновозрастные образования, вплоть до акустического фундамента. Образование долин произошло, когда глубоководные желоба еще не существовали.

7. К югу от Алеутского желоба в пределах Алеутской абиссальной равнины располагается огромный конус выноса Зодиак, шириной 450-550 км, поверхность которого понижается с севера на юг от 4600 до 4800 м, вблизи желоба до 5000 м.

Поверхность конуса прорезана многочисленными подводными долинами, расположенными веерообразно. Вершина 'веера', из которой расходятся эти долины, находится к северу от желоба на континентальном склоне в районе пролива Шелихова. Это свидетельствует о том, что желоб образовался уже после образования конуса выноса, т. е. в плейстоцене.

Плиоцен-плейстоценовый возраст Японского, Марианского и Центрально-Американского желобов подтверждается также данными бурения.

По мнению Васильева (1982), 'нет ни одного фактического доказательства этого процесса'.

Наоборот, все имеющиеся факты свидетельствуют о том, что субдукции вообще не существует:

1. Сравнительно небольшая часть (42%) периметра тихоокеанской мегавпадины. занятая глубоководными желобами;

2. Позднекайнозойский возраст желобов и отсутствие в зоне перехода их палеоаналогов;

3. Горизонтальное залегание осадочных отложений в осевых зонах желобов и на их океанических склонах;

4. Ступенчатый характер склонов, обусловленный нормальными сбросами, что свидетельствует о растяжении, а не о сжатии;

5. Одинаковое строение обоих склонов некоторых желобов и их сейсмическая пассивность;

6. Однотипность и синхронность формирования всех Тихоокеанских желобов как в западном, так и в восточных полушариях, удаленных друг от друга на 15-18 тыс. км и находящихся в совершенно различных, с точки зрения плитотектоники, геодинамических условиях: западная окраина Тихого океана представляет собой, с точки зрения этой концепции, край древней (юрско-меловой) тихоокеанской плиты, а восточная - края кайнозойских плит на юге и фрагменты Восточно-Тихоокеанского поднятия на севере.

Итак, на примере наиболее исследованного срединно-океанического хребта видно, что спрединг в Атлантике не обнаруживается.

Прослеживание одновозрастных платобазальтов с континентов на дно океана, одинаковый их геологический возраст и на суше, и на акваториях свидетельствует, что возникли эти базальты не путем спрединга, а в результате площадных излияний. [16, c. 83-85]

Характер распределения мелководных отложений на дне океанов противоречит модели спрединга. В геологическом строении глубоководных желобов нет свидетельств субдукции.

Что касается перенесения плитотектонических идей на континентальную геологию, то здесь целесообразно обратиться к критическим статьям О.А. Мазаровича, Д.П. Найдина, В.М. Цейслера (1988, 1989, 1991) и В.Ф. Белого (2001), показавших противоречивость мобилистских построений.

3.2 Анализ геофизических материалов

Рассмотрим геофизические аргументы за и против тектоники плит.

Прежде всего, остановимся на методах, какие использовались ее сторонниками для подтверждения защищаемых ими глубинных процессов. Их два:

а) палеомагнитный метод, позволяющий, как они считают, определить время, величину и направление былого горизонтального перемещения материков и их частей;

б) метод определения возраста передвигающейся океанической коры по номеру магнитной аномалии.

Палеомагнитный метод был предложен в 50-е годы XX в. Напомним о двух исходных постулатах, положенных в его основу.

1. Геомагнитное поле, осредненное за сравнительно малый в геологическом масштабе промежуток времени, является полем центрального осевого магнитного диполя, ось которого совпадает с осью вращения Земли;

2. Горные породы могут намагничиваться по направлению внешнего магнитного поля, соответствующего времени и месту образования намагниченности, и эта намагниченность может сохраняться достаточно долго.

Очевидно, что предложенный метод может быть использован для палеонтологических реконструкций лишь в том случае, если эти два 'фундаментальные предположения' будут подтверждены какими либо независимыми аргументами (фактами).

Начнем с предположения, что геомагнитное поле прошлых геологических эпох всегда являлось полем центрального осевого магнитного диполя, всегда совпадавшего с осью вращения Земли. Отметим, что у планеты Уран ось дипольного магнитного поля образует с осью вращения планеты угол около 550. До 250составляет угол между осью вращения и магнитной осью у других планет: у Марса 15-200, у Юпитера 15-240, а на Меркурии диполь смещен относительно центра планеты. А.В. Долицкий (1998) показал, что в прошлом и у Земли траектории перемещения географического и магнитного полюсов подчинялись разным закономерностям.

Таким образом, несовпадение оси вращения и магнитной оси у планет очевидно. Это исключает возможность использования палеомагнитных данных для определения горизонтальных смещений материков и их частей.

Столь же неопределенно и второе 'фундаментальное предположение'.

С каждым годом растет число случаев, когда доказывается перемагничивание горных пород вследствие термального или иного на них воздействия. Поэтому нет уверенности, что замеренное направление вектора намагниченности отвечает направлению на полюс в момент образования породы. К тому же нередки и ошибки в определении возраста пород (особенно по изотопным данным). [38, c. 32-54]

Все это делает палеомагнитный метод крайне ненадежным (если не сказать порочным) при попытках определения им смещения и поворотов материков и их частей. Если геолог все же считает возможным учитывать палеомагнитные построения, то он обязан контролировать их геологическими данными.

Однако в последнее время все чаще публикуются статьи, где палеомагнитным построениям отводится ведущая роль, а об историко-геологических материалах забывают.

Например, Е.В. Скляров и др. (2000) перемещают и вращают отдельные части (Алданский и Ангарский блоки), которые в позднем рифее разъехались и развернулись один относительно другого, а к венду оба повернулись на 900. Между тем структурное единство Сибирской платформы в течение всей ее истории подтверждает Акитканский приразломный прогиб (пояс), протягивающийся вдоль ее юго-восточного ограничения более чем на 500 км, выполненный специфическими вулканогенно-осадочными отложениями. Этот гигантской протяженности прогиб, отделяющий Сибирскую платформу от байкальской складчатой области, возник 1700-1600 млн. лет назад и свидетельствует, что расположенная к северо-западу от него платформа за это время не раскалывалась и не перемещалась.

Другой метод, порожденный плейттектоникой - определение возраста океанической коры по номеру линейной аномалии (Вайн, Меттьюз, 1963). Этот метод вместе с постулатами тектоники плит - основа всей плейттектонической концепции.

Исходя из представления о линейном спрединге дна океанов, авторы этой гипотезы предположили, что термоостаточная намагниченность, приобретаемая базальтами новообразованной литосферы, подобно записи на магнитной ленте, хранит информацию о прошлой эволюции намагничивающего поля. Это помогает определять скорость спрединга и возраст океанического дна.

Уже к середине 70-х годов стало очевидным, что полосовидная модель в своей канонической форме не в состоянии объяснить многие особенности структуры магнитоактивного слоя. Глубоководное бурение обнаружило переслаивание прямо и обратно намагниченных толщ и вертикальную изменчивость намагниченности.

Оказалось, что роль базальтов в формировании магнитного поля невелика, вследствие этого в магнитный слой стали 'включать' подстилающие породы третьего слоя океанической коры. Чтобы избежать противоречий между постулируемой и наблюдаемой допускается, что внедрение базальтов не локализовано в рифтовой зоне, а осуществляется по системе подводящих каналов - 'даек', нормально распределенных относительно центра спрединга.

Таким образом, объяснялись зоны с переходной намагниченностью, разделяющие прямо и обратно намагниченные блоки канонической модели. Д.М. Печерский и др. (1993) показали, что длительность образования носителей источников магнитных аномалий исключает возможность привязки этого процесса к конкретным эпохам прямой или обратной полярности.

В.М. Гордин отметил, что даже в осевых частях срединно-океанических хребтов магнитоактивному слою свойственна не строго линейная, а квазилинейная структура. По мере удаления от осей хребтов возрастает неоднозначность трассирования полосовых аномалий.

В.М. Гордин опровергает заключение плейттектонистов о совпадении 'независимых' определений возраста литосферы по магнитным аномалиям и данным бурения - все возникающие расхождения устраняются путем коррекции датировок и деформации используемых шкал инверсий (сжатием и растяжением шкалы с амплитудами, существенно превосходящими длительность идентичных геомагнитных эпох).

Магнитостратиграфическая шкала оказалась 'резиновым' эталоном, растягивающимся так, чтобы концы сходились с концами.

Таким образом, оба метода, на которых выросла концепция тектоники плит, нельзя считать надежными: при их создании были введены постулаты, которые при проверке не оправдались.

Уникальный по своим масштабам и результатам сейсмический эксперимент - Анголо-Бразильский геотраверс разрушил всю концепцию спрединга, ибо оказывается, что под Срединно-Атлантическим хребтом нет астеносферы в том понимании, как постулирует тектоника плит - мантия на всю исследованную глубину (до 90 км) состоит из блоков, резко различающихся по физическим свойствам, по числу инверсионных слоев и их толщины. Если бы многочисленные сторонники тектоники плит попытались сопоставить эти результаты с постулатами плитотектоники, то им пришлось бы пересмотреть свои взгляды. [8, c. 273-277]

Установлено, что под всеми континентами до глубины в 300-400 км прослеживаются высокоскоростные аномалии ('корни' континентов). Если бы континенты передвигались, то должна была бы двигаться вместе с корнями не литосфера, мощность которой 200 км, а вся верхняя мантия. Модель жесткой литосферы и ослабленной астеносферы не подтвердилась.

По данным глубинного сейсмического зондирования литосфера реологически расслоена (Павленкова, 1989), а вместо астеносферы наблюдаются отдельные линзы (астенолиты).

Геофизические данные столь же определенно свидетельствуют против плитотектоники, как и геологические. Оба метода, основанные на магнетизме горных пород, на которые опирается тектоника плит, в лучшем случае малонадежны.

Сейсмологические данные (изучение механизма землетрясений) не согласуется с представлением о субдукции литосферы в мантию.

Сейсмические данные о структуре верхней мантии свидетельствуют, что она состоит и блоков, различающихся по физическим свойствам (скорости, плотности) и конвекция такой гетерогенной модели невозможна.

Геохимическая информация о составе верхней мантии также противоречит гипотезе о ее конвекции - мантия состоит из обогащенных и обедненных резервуаров, положение которых оказывается стабильным в течение миллиардов лет.

Утверждение идеи мобилизма требует пересмотра многих, ставших традиционными среди многих поколений геологов-осадочников, представлений. Одно из важнейших среди них - представление о геологическом разрезе. В привычном фиксистком понимании смена осадочных пород, наблюдающаяся в вертикальном разрезе, отвечает неподвижному фиксированному положению точки разреза в геологическом прошлом. Смена отложений, например, от отложений тропической зоны на отложения умеренной или ледовой, во времени истолковывается как смена климатических зон, но не как смена географического положения самой точки разреза, которая происходила в геологическом прошлом при движении точки разреза вместе с плитой. При этом движении происходит перемещение в соответствии с вектором движения плиты, определенная последовательность смены соответствующих зон.

С этих позиций разрушается основа всей исторической геологии - представление о геологическом разрезе как о фактическом материале, информирующем о событиях прошлого. Стратиграфы категорически возражают против попыток исказить основной документ геолога - стратиграфический разрез.

В результате внедрения принципов плитотектоники в практику геологического картирования вместо объективного изучения геологического разреза геологу-съемщику предлагается интерпретировать изучаемые им горные породы с четко определенным заданием - искать в пределах картируемого им планшета зоны субдукции, спрединга, коллизии и т. п.

Концепция тектоники плит практически разрушает методы количественной оценки происходивших на планете процессов. В 40-е годы В. В. Белоусов предложил использовать осадочные отложения как мерило тектонических движений земной коры. Его последователь А.Б. Ронов разработал метод изучения тектонических движений путем оценки объемов накопившихся осадков.

В начале 50-х гг. он привлек к этим работам В.Е. Хаина, и ими был количественно оценен размах тектонических движений в течение герцинского этапа эволюции Земли. Позже А.Б. Ронов и В.Е. Хаин руководили составлением литолого-палеогеографических карт в глобальном масштабе. Это позволило разработать методы количественного анализа геохимических процессов и в итоге предложить химическую модель земной коры.

Утверждение плейттектонической парадигмы, согласно которой не только в мезозое-кайнозое, но и в палеозое, и в докембрии существовали зоны субдукции, где материал земной коры затягивался в мантию, практически исключает возможность применения количественных методов при реконструкции прошлого Земли.

Тектоника плит ставит крест на все возможные подсчеты для прошлых эпох и по существу закрывает историческую геохимию как науку - ни о каком геохимическом балансе в этом случае не может быть и речи.

Тектоника плит крайне ограничивает металлогенические исследования. С ее позиций мы не можем оценить вклад рудообразующих процессов в докембрии, ибо большая часть докембрийской да и палеозойской коры 'ушла' обратно в мантию.

С позиций тектоники плит вся кора океанов новообразованная, и дно океанов бесперспективно для поисков тех рудных месторождений, какие в изобилии известны в гранито-гнейсовом слое континентов.

В настоящее время приводятся аргументы в пользу того, что третий слой коры океанов - это опустившийся на 4-5 км гранито-гнейсовый слой щитов древних платформ, следовательно, под океанами содержатся гигантские объемы руд, и общие потенциальные их запасы возрастают в 3 раза.

Тектоника плит мешает успешному развитию нефтегазовой геологии, поскольку она не объясняет, каким путем в пределах континентов возникают такие гигантские осадочные бассейны, как в зоне Персидского залива или в Прикаспии.

Образование Прикаспийской впадины - ни спрединг, ни субдукция объяснить не могут. Очевидно, что здесь имело место утонение коры снизу и изостатическое опускание, давшее возможность накопиться гигантской толще осадков, ставших коллекторами для нефти и газа.

Выводы

В данной курсовой работе я постарался привести и проиллюстрировать основные концепции мобилизма и зон спрединга характерных для Мирового океана.

Актуальность изучения мобилизма и зон спрединга дна Мирового океана подтверждается как экономической составляющей (добыча на внутренних морях и шельфах нефти и газа, большие залежи железо-марганцевых конкреций, устилающих дно на глубинах от 2 до 6 км, которые являются важным стратегическим запасом железа, марганца, меди, никеля и кобальта; так же со дна морей добываются высококачественные пески для стекольной промышленности), так и важностью для развития геологической науки в целом, особенно для познания процессов формирования и направленности развития коры и верхней мантии Земли.

Изучение мобилизма и зон спрединга дна морей и океанов важно во многих отношениях. Характер рельефа влияет на циркуляцию вод и развитие органического мира. Положение морей относительно суши, степень их связи с океаном определяют их соленость, количество поступающего обломочного материала, циркуляцию вод и развитие органического мира. Все это очень важно для выяснения условий осадконакопления.

Спрединг в какой-то мере отражает геологическое строение дна, а иногда однозначно определяется геологическим строением, следовательно, дает в руки исследователей богатый материал для суждений о происхождении морей и океанов.

Результаты исследований дна морей и океанов за последние десятилетия привели к настоящей революции в представлениях не только о дне, но и о геологическом строении всей планеты. Было установлено, что спрединг дна морей и океанов по своей сложности мало чем отличается от рельефа суши, а нередко интенсивность вертикального расчленения дна больше, чем поверхности материков.

Обрисованная выше последовательность основных событий в истории земной коры, формирование океанов и материков не укладываются в рамки широко распространенного представления о том, что континенты прогрессивно растут за счет океанов.

Таким образом, в ходе эволюции земной коры в верхней мантии (т. е. сферы Земли, охватываемой тектоническими процессами) возрастала неоднородность коры, определившая различия между океаническим и континентальным полушариями Земли, при этом проявлялся наиболее общий закон развития нашей планеты -- шло усложнение вещественного состава и структуры земной коры, усиливалась дифференциация и разновременность протекания глубинных процессов в течение геологической истории.

Конечно, наука идет вперед, совершенствуются и наши представления о прошлом, столь необходимые как для понимания современных геологических процессов, так и для прогноза на будущее.

Современое состояние земной коры представляет полную или почти полную консолидацию и сжатие альпийского типа более невозможно в условиях такой консолидации.

Масштабный спрединг в океанах более невозможен при достигнутом тепловом балансе, когда снова стали возможными оледенения, а интенсивность магнитного поля начала снижаться.

Этот вывод и следует считать главным результатом статистического анализа океанов, избавляющим от неопределенности в представлениях о дальнейшей эволюции Земли.

В результате написания этой курсовой работы я познакомился с историей исследования мобилизма и зон спрединга, с современными методами исследований и с исследованиями. Получил более глубокие знания о мобилизме и зонах спрединга, а также получил навыки реферирования научной литературы, освоение приёмов обобщения и краткого изложения научных знаний.

Словарь основных терминов

РИФТ - крупная линейная впадина в земной коре, образующаяся в месте разрыва коры в результате её растяжения или продольного движения. Существует две модели образования рифтов: модель Вернике и модель Маккензи. В последнее время геологи чаще используют смешанную модель.

СПРЕДИНГ - геодинамический процесс растяжения, выражающийся в импульсивном и многократном раздвигании блоков литосферы и в заполнении высвобождающегося пространства магмой, генерируемой в мантии, а также твердыми протрузиями мантийных перидотитов.

РИФТОВАЯ ДОЛИНА - крупное рифтовое образование рельефа.

БАТИМЕТРИЧЕСКАЯ КАРТА - карта глубин

СРЕДИННО-ОКЕАНИЧЕСКИЙ ХРЕБЕТ - сеть хребтов, расположенных в центральных частях всех океанов. Возвышаются над абиссальными равнинами на 2--3 км. Общая протяжённость хребтов более 60 тыс. км. В этих структурах происходит образование новой океанической коры и процесс спрединга.

КОТЛОВИНА - отрицательная форма рельефа, замкнутая впадина.

ТЕКТОНИКА - раздел геологии, предметом изучения которого является структура (строение) твёрдой оболочки Земли.

АСТЕНОСФЕРА - верхний пластичный слой верхней мантии Земли.

ЛИТОСФЕРА - твёрдая оболочка Земли. Состоит из земной коры и верхней части мантии, до астеносферы.

ЖЕЛОБ - глубокая и длинная впадина на дне океана (5000-7000 м и более).

РИФТИНГ - раскалывание литосферных плит.

ТРАНСФОРМНЫЕ РАЗЛОМЫ - тип разлома, который располагается вдоль границы литосферной плиты. Относительное движение плит является преимущественно горизонтальным в одинаковом или противоположном направлениях.

МАНТИЯ - часть Земли (геосфера), расположенная непосредственно под корой и выше ядра.

МАГМАТИЗМ - термин объединяющий эффузивные (вулканизм) и интрузивные (плутонизм) процессы в развитии складчатых и платформенных областей. Под магматизмом понимают совокупность всех геологических процессов, движущей силой которых является магма и её производные.

МОБИЛИЗМ -- научное направление в геологии, концепция, допускающая значительные (до тысяч километров) горизонтальные перемещения участков земной коры илилитосферы, в том числе континентов. Существует несколько мобилистских гипотез и теорий. В их число входит широко известная и в настоящее время практически общепринятая теория тектоники плит

ГЕОДИНАМИКА - наука о природе глубинных сил и процессов, возникающих в результате планетарной эволюции Земли.

ГЕОХИМИЯ - наука о химическом составе Земли и планет (космохимия), законах распределения элементов и изотопов, процессах формирования горных пород, почв и природных вод.

ГЕОФИЗИКА - комплекс наук, исследующих физическими методами строение Земли. Геофизика в широком смысле изучает физику твердой Земли (земную кору, мантию, жидкое внешнее и твердое внутреннее ядро), физику океанов, поверхностных вод суши (озер, рек, льдов) и подземных вод, а также физику атмосферы (метеорологию, климатологию, аэрономию).

ЧЁРНЫЕ КУРИЛЬЩИКИ - гидротермальные источники срединно океанических хребтов.

Список использованных литературных источников

1. Верба В.В., Аветисов Г.П., Степанова Т.В., Шолпо Л.Е. Геодинамика и магнетизм базальтов подводного хребта Книповича (Норвежско-Гренландский бассейн) // Российский журнал наук о Земле. 2000. Т. 2. №4. С.303-312.

2. Галушкин Ю.И., Дубинин Е.П. Термический режим литосферы при перескоке оси спрединга хребта Математиков // Физика Земли. 2002. N 9. С. 59-69.

3. Галушкин Ю.И., Дубинин Е.П., Модель образования и развития магматической камеры рифтовых зон срединно-океанических хребтов // Докл. РАН. 1993. Т.322. №46. С. 497-500.

4. Галушкин Ю.И., Дубинин Е.П., Шеменда А.И., Термическая структура осевой зоны срединно-океанического хребта. Статья 1. Формирование и эволюция осевой магматической камеры // Изв. АН РАН. сер. Физика Земли. 2004. №5. С. 11-19.

5. Галушкин Ю.И., Дубинин Е.П., Свешников A.A. Нестационарная модель термического режима осевых зон СОХ: проблема формирования коровых и мантийных магматических очагов // Изв. РАН. Сер. Физика Земли. 2007. №2. С. 33-50.

6. Галушкин Ю.И., Дубинин Е.П., Свешников A.A. Реологическая расслоенность океанической литосферы в рифтовых зонных срединно-океанических хребтов // Докл. РАН. 2008. Т. 418. №2. С. 252-255.

7. Глебовский В.Ю., Каминский В.Д., Минаков А.Н. и др. История формирования Евразийского бассейна Северного Ледовитого океана по результатам геоисторического анализа аномального магнитного поля // Геотектоника. 2006. №4. С. 21-22.

8. Гончаров М.А., Талицкий В.Г., Фролова Н.С. Введение в тектонофизику. М.: КДУ. 2005. 496 с.

9. Гончаров М.А. Реальная применимость условий подобия при физическом моделировании тектонических структур // Геодинамика и тектонофизика. 2010. Т.1. №2. С. 148-168.

10. Грохольский А.Л., Дубинин Е.П. Экспериментальное моделирование структурообразующих деформаций в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов // Геотектоника. 2006. №1. С. 76-94.

11. Грохольский А.Л., Дубинин Е.П., Шаповалова И.В., Структурообразование в областях нетрансформных смещений осевых зон спрединга (аналоговое моделирование) // Вестник МГУ. Сер. Геология. 2010. №3. С.32-40.

12. Гуревич Н.И., Астафурова Е.Г., Глебовский В.Ю., Абельская A.A. Некоторые особенности аккреции коры у оси западной части хребта Гаккеля, CJIO // Геол.-геоф. Хар-ки лит. Аркт. Региона. ВНИИОкеангеология. СПб, 2004. вып. 5. С. 35-47.

13. Гуревич Н.И., Меркурьев С.А. Влияние Исландского горячего пятна на осевую зону хребта Рейкьянес: особенности морфологических и геофизических характеристик // Вестник КРАУНЦ. 2009. №1. Вып. №13. С. 63-79

14. Гусев Е.А., Шкарубо С.И. Аномальное строение хребта Книповича // Российский журнал наук о Земле. 2001. Т. 3. №2. С. 165-182.

15. Дубинин Е.П., Свешников A.A. Эволюция литосферы палеоспрединговых хребтов (результаты математического моделирования) // Геотектоника. №3. 2000. С. 72-90.

16. Дубинин Е.П., Ушаков С.А. Океанический рифтогенез. М.: изд-во ГЕОС, 2001. 293 с.

17. Дубинин Е.П., Розова A.B., Свешников A.A. Эндогенная природа изменений рельефа дна рифтовых зон срединно-океанических хребтов со средней скоростью спрединга // Океанология. 2009. Т.49. №1. С. 1-17.

18. Дубинин Е.П. Строение океанической коры // Жизнь Земли. Сб. науч. Тр. Музея Землеведения МГУ. М. 2010. изд-во МГУ. С. 20-32.

19. Дубинин Е.П., Галушкин Ю.И., Свешников A.A., Глубинное строение литосферы рифтовых зон спрединговых хребтов // Жизнь Земли. Сб. науч. Тр. Музея Землеведения МГУ. М., 2010. изд-во МГУ. С. 32-53.

20. Кохан A.B., Дубинин Е.П., Грохольский А.Л. Геодинамические особенности структурообразования в спрединговых хребтах Арктики и Полярной Атлантики // Вестник КРАУНЦ. Науки о земле. 2012. №1. Выпуск №19. С. 59-77.

21. Кохан A.B., Дубинин Е.П., Грохольский А.Л., Абрамова A.C. Кинематика и особенности морфоструктурной сегментации хребта Книповича // Океанология. 2012. Т. 52. №5. С. 744-756.

22. Лобковский Л.И., Никишин A.M., Хаин В.Е. Современные проблемы геотектоники и геодинамики. М., изд-во Научный мир. 2004. 612 с.

23. Логачев H.A., Борняков С.А., Шерман С.И. О механизмах образования Байкальской рифтовой зоны (по результатам физического моделирования) // ДАН. 2000. Т. 373. №3. С. 388-390.

24. Мазарович А.О. Геологическое строение Центральной Атлантики: разломы, вулканические сооружения и деформации океанического дна // Тр. ГИН РАН. вып.530. М.: изд-во Научный мир, 2000. 176 с.

25. Мазарович А.О., Соколов С.Ю., Турко H.H., Добролюбова К.О., Рельеф и структура рифтовой зоны Срединно-Атлантического хребта между 5° и 7°18' с.ш. // Рос. Журн. Наук о Земле. 2001. Т.З. №5. С. 353-370.

26. Меркурьев С.А., ДеМетц Ч., Гуревич Н.И. Эволюция геодинамического режима аккреции коры у оси хребта Рейкьянес, Атлантический океан // Геотектоника. 2009. №3. С. 14-29

27. Мирлин Е.Г. Проблема вихревых движений в 'твердых' оболочках Земли и их роли в геотектонике // Геотектоника. 2006. №4. С. 43-60.

28. Пейве A.A. 'Сухой' спрединг океанической коры, тектоногеодинамические аспекты // Геотектоника. 2004. №6. С. 3-18.

29. Пейве A.A. Аккреция океанической коры в условиях косого спрединга // Геотектоника. 2009. №2. С. 5-19.

30. Пейве A.A., Чамов Н.П. Основные черты тектоники хребта Книпповича (Северная Атлантика) и история его развития на неотектоническом этапе // Геотектоника. 2008. №1. С. 38-57.

31. Пущаровский Ю.М. Глубоководные впадины Атлантического океана как тектонические структуры: черты строения, время и механизм образования. // Докл. РАН. 2003. Т. 389А. №3. 2003. С. 358-361

32. Соколов С.Ю. Тектонические элементы Арктики по данным мелкомасштабных геофизических полей // Геотектоника. №1. 2009. С. 23-38.

33. Соколов С.Ю. Тектоническая эволюция хребта Книповича по данным аномального магнитного поля // Докл. РАН. 2011. Т. 437. №3. С. 378-383.

34. Сущевская Н.М., Черкашов Г.А., Баранов Б.В., Томаки К. и др. Особенности толеитового магматизма в условиях ультрамедленного спрединга на примере хребта Книповича (Северная Атлантика) // Геохимия. 2005. №3. С. 254--274.

35. Сущевская Н.М., Пейве А.А., Беляцкий Б.В. Условия формирования слабообогащенных толеитов в северной части хребта Книповича // Геохимия. 2010. №4. С. 339-356.

36. Фроль В.В. Морфоструктура северной части Срединно-Атлантического хребта в связи с особенностями его сегментации // Новые и традиционные идеи в геоморфологии. V Щукинские чтения (Труды). М. изд-во Географического ф-та МГУ. 2005. С. 186-189.

37. Хаин В.Е., Ломизе М.Г. Геотектоника с основами геодинамики // М.: изд-во КДУ. 2005. 560 с.

38. Шипилов Э.В. Генерации спрединговых впадин и стадии распада вегенеровской Пангеи в геодинамической эволюции Арктического океана // Геотектоника. 2008. № 2. С. 32-54.

Приложения

Приложение А

Расположение континентов в геологическом прошлом, по А Вегенеру.

Приложение Б

Пермокарбоновое оледенение

А -- на современной географической карте;

Б -- на палеографической карте А. Вегенера

Приложение В

Распространение кайнозойских континентальных рифтовых зон и систем и океанических спрединговых поясов Земли

1 -- внутриокеанические спрединговые пояса;

2 -- Западно-Тихоокеанский окраинно-океанический спрединговый пояс;

3 -- активныеосевые зоны спрединговых поясов и пересекающие их крупнейшие трансформные разломы;

4 -- отмершие осевые зоны спрединговых поясов;

5 -- континентальные рифтовые зоны и системы;

6 -- стабильные ядра континентов -- древние платформы;

7 -- подвижныепояса разного возраста в пределах континентов и их окраин;

8 -- области дна океанов вне кайнозойских спрединговых поясов преимущественно с мезозойской корой океанского типа.

Приложение Г

Типы структуры континентальных рифтовых зон в поперечном разрезе

а -- грабен; б -- ступенчатый грабен; в -- клавиатура блоков; г -- асимметричный грабен; д -- полуграбен; е -- система из нескольких односторонне наклонённых блоков; ж -- система из односторонне наклонённых блоков, относительно смещённых по листрическим сбросам и 'опирающихся' на субгоризонтальную поверхность срыва растяжения (детачмент).

В пределах рифтовых впадин показаны заполняющие их отложения.

Приложение Д

Принципиальная модель глубинного строения 'зрелой' континентальной рифтовой зоны в поперечном разрезе.

Горизонтальные стрелки показывают направление горизонтального растяжения коры и верхней мантии.

Вертикальные -- подъём верхней мантии и аномально повышенный тепловой поток под рифтовой зоной

Приложение Е

Блок-диаграмма строения фрагмента внутриокеанского спредингового пояса

1 -- астеносфера, 2-7 -- разновозрастные комплексы ультраосновных и основных пород океанской коры:

2 -- ультраосновные породы, образовавшиеся из нижней части магматического очага('кумулятивный комплекс'),

3 -- существенно основные породы (габброиды), образовавшиеся из верхней части магматического очага,

4 -- комплекс параллельных базальтовых даек,

5 -- комплекс базальтовых лав, частично пронизанных дайками,

6 -- возрастные генерации океанской коры, соответствующие разным стадиям спрединга,

7 -- ограниченное сбросами дно осевой рифтовой долины, сложенное базальтовыми лавами с подводными вулканическими аппаратами,

8 -- близповерхностный магматический очаг с расплавом основного состава в верхней части и ультраосновного в нижней;

9 -- конвективные течения магмы в очаге;

10 -- толща океанских осадков;

11 -- разновозрастные стратиграфические комплексы океанских осадков;

12 -- направления, по которым происходит расширение океанской коры на флангах спредингового пояса.

Приложение Ж

Диаграмма основных этапов эволюции рифтогенеза и спрединга в истории Земли.

Непрерывными линиями показаны периоды активного развития рифтовых зон (расхождение -- фазы растяжения коры, сближение -- фазы сжатия),

прерывистыми -- периоды покоя,

синим цветом -- периоды раздвижения зон спрединга,

красным -- фазы последующего сжатия

Приложение З

Дискриминационные диаграммы, основанные на различии состава современных вулканитов разных геодинамических обстановок.

I - по Дж. Пирсу и Дж. Канну (1973);

II - по Д. Буду и др. (1979). MORB - базальты срединно-океанских хребтов (N - нормальный тип; Р - над мантийными 'плюмами');

IAT - островодужные толеиты;

CAB - известково-щелочные базальты;

WPB - внутриплитные базальты;

DPMB - базальты деструктивных границ, (островных дут и активных континентальных окраин).