• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Історія становлення геотектоніки

Загальні відомості про геотектоніку

Вступ

Вивчення курсу геотектоніки передбачає знайомство студентів з будовою Землі, причинами та закономірностями формування геоструктурних елементів, які складають земну кору, структуроутворюючими процесами та їх розвитком.

Основні задачі курсу полягають у наступному:

· відображенні сучасного розуміння геотектоніки як науки та її фундаментального і прикладного значення;

· вивченні морфології структурних форм, які складають земну кору та їх класифікації за морфологічними ознаками;

· висвітленні просторового розташування структурних форм;

· характеристиці структуроутворюючих процесів і встановленні їх взаємозв’язку;

· висвітленні тектонічних режимів і встановленні закономірностей їх розвитку та змін;

· аналізі теорій тектонічних процесів;

· характеристиці геоструктурного вигляду земної кори та історії його становлення;

· встановлення взаємозв’язку між тектонічними елементами земної кори і поширенням у ній корисних копалин.

При підготовці лекцій були використані апробовані впродовж багатьох десятиліть у вищих навчальних закладах країн СНД, і України підручники укладені відомими вченими В.В.Бєлоусовим, Л.П.Зоненшайном, Ю.О.Косигіним, В.Є.Хаїним, а також монографічні праці Є.Є.Мілановського, О.В.Пейве, О.Г.Сорохтіна, М.О.Суворова, М.П.Хераскова, В.В.Глушка, Г.І.Каляєва, С.С.Круглова, М.П.Семененка, В.В.Шевчука та інших.

Геотектоніка, як самостійна наукова дисципліна, сформувалася в середині ХХ століття і її фундатором вважають М.М.Тетяєва[1]. Згідно з його визначенням геотектоніка – це наука про структуру Землі. Таке трактування суттєво відрізняється від терміну "тектоніка", що було вперше запроваджене німецьким геологом К.Науманом[2] у 1850 році. В своїй праці "Геогнозія" він розглядав тектоніку,як науку проформу, матеріал, положення та сполучення окремих частин земної кори.

Відмінність у трактуванні термінів “геотектоніка” і “тектоніка” суттєво проявляється з позиції об’єктів вивчення. Геотектоніка вивчає будову Землі в цілому, а тектоніка – лише її верхню тверду оболонку.

У працях В.Є.Хаїна[3] геотектоніка визначена як наука по будову, рухи і деформації літосфери та її розвиток у зв’язку з розвитком Землі в цілому. Таке визначення є компромісом – у ньому підкреслюється першочергове значення саме верхніх оболонок планети, але і не заперечується необхідність визначення загальних взаємозв'язків між всіма оболонками Землі.

Історія геотектоніки – це історія виділення структурних елементів Землі різного рангу і встановлення законів, що пояснюють їх властивості та співвідношення.

Історію розвитку геотектоніки можна розділити на п'ять головних етапів, протягом яких домінували певні геотектонічні концепції.

Перший етап (друга пол. XVII – перша пол. ХVІІІ ст.) характеризується накопиченням знань про будову окремих районів Землі (переважно Західної Європи). В цей час з'являються праці Н.Стено[4], у яких закладені основи структурної геології та стратиграфії. Вони зводились до трьох основних положень:

1) осадові породи накопичуються у вигляді горизонтальних верств, а їх похиле або складчасте залягання є результатом подальших порушень;

2) якщо на похилій верстві породи залягають горизонтально, то нахил першої верстви відбувся до утворення другої яка характеризується горизонтальним заляганням;

3) гори не мають постійної величини.

На цих положень при описі регіональних структур використовувалися стратиграфічні координати, згідно з якими первинне залягання верств осадових утворень приймалося, як горизонтальне.

Ідея Г.Лейбніца про механізм утворення океанів була підтримана в другій половині XVIII ст. (1778) Ж.Бюффоном[7].

Другий етап (друга пол. XVIII ст.– перша чверть XIX ст.) співпадає з періодом виникнення наукової геології. Він характеризується виділенням стратиграфічних підрозділів у багатьох районах Західної Європи і Північної Америки. Методи структурної геології і стратиграфії, особливо аналіз перерв і незгідностей набувають провідного значення при розшифруванні будови окремих регіонів. Ці ж методи були основою для створення узагальнюючих гіпотез, які пояснювали окремі деталі будови земної поверхні однією загальною для Землі причиною.

Одним з фундаторів наукової геології був А.Вернер[8]. Він сформував нептунічну гіпотезу і вважав похиле залягання верств первинним, або пов'язаним з провалами у підземні порожнини. Усі гірські породи, згідно з його гіпотезою, утворились хімічним шляхом з води первинного гарячого океану.

Зовсім інших поглядів дотримувалися М.В.Ломоносов[9] та Дж.Геттон[10]. М.В.Ломоносов провідну роль при утворенні гірських систем відводив ендогенним причинам ("підземному жару"). У своїх працях він підкреслював взаємопов’язаний характер розвитку підняттів і прогинів та відзначав їх зв'язок з землетрусами. Дж.Геттон був фундатором плутонічної гіпотези розвитку Землі. З "підземним жаром" він пов'язував не тільки вулканічну діяльність але і магматизм в цілому. Головним типом рухів земної кори Дж.Геттон вважав вертикальні.

Ідеї плутоністів зазнали подальшого розвитку у працях Л.Буха[11], О.Гумбольдта[12] та Б.Штудера.

Гіпотезапідняттів – згідно з цією гіпотезою, зминання верств у складки та їх розриви є причиною вертикального підняття магматичних мас.

Л.Бух один з перших провів експериментальне моделювання складок і складчастих гірських споруд у лабораторних умовах. Він пов'язував складко- та гороутворення з глобальними катастрофами. Л.Елі де Бомон встановив понад 30 перерв та незгідностей між товщами верствуватих порід Альпійських гір, які, за його уявленнями, підтверджували факти загальних і глобальних катастроф. Його вважають фундатором гіпотези катастрофізму.

Разом з теорією катастрофізму розвивались уявлення про еволюційний розвиток земної кори, які знайшли відображення у праці Ч.Лаєля "Основи геології" (1830).

Другий етап розвитку геотектоніки ознаменувався боротьбою ідей еволюційного і катастрофічного розвитку Землі, нептунізму і плутонізму і розвитком гіпотези підняттів. З цим етапом також пов’язане і виникнення космогонічної гіпотези І.Канта[13] та П.Лапласа[14].

Третій етап (друга половину XIX ст.). В цей період проявилася тенденція виділення у земній корі основних елементів, структурного аналізу гірських систем, вивчення їх внутрішньої структури та закономірностей їх розташування на континентах. Передумовою виділення цього етапу у розвитку геотектоніки були праці американських вчених Дж.Холла[15] (1859 р.) та Дж.Дена (1873 р.) в яких були викладені основи вчення про геосинкліналі, яке швидко набуло популярності серед геологів. Вчені різних країн головну увагу почали звертати на крупні риси будови регіонів. Французький геолог Е.Ог[16] (1900 р.) протипоставив геосинкліналям стійкі континентальні структури, які згодом дістали назву платформ. Основний же внесок у розвиток вчення про платформи зробили в той час російські дослідники О.П.Карпінський[17], О.П.Павлов[18] та інші.

Контракційнагіпотеза (від лат. contractio – втягування, стискання) – тектонічна гіпотеза, що мала велику розповсюдженість у ХІХ ст. (французький геолог Л. Элі де Бомон, австрійський геолог Э. Зюсс). Вона розглядала складчастість верств гірських порід, як результат поступового зменшення радіусу Землі та поверхні земної кори. Причиною цього рахувалося тривале охолодження Землі, тому що контракцій на гіпотеза базувалася на гіпотезу утворення планет з розплавлено-рідкої речовини, що вкриваються твердою кіркою у міру охолодження. З відкриттям розпаду радіоактивних елементів, що супроводжується виділенням тепла, фізична основа контракційної гіпотези виявилася малообґрунтованою. Одночасно виявилось, що контракційна гіпотеза не може задовільно пояснити тектонічні процеси, і особливо магматичну діяльність. Тому на противагу контракцій ній гіпотезі були висунуті уявлення про пульсуючий об’єм Землі (пульсаційна гіпотеза) та Землю, що розширяється, а також про існування в літосфері зон розтягнення та стискання, що взаємно компенсують одне одного (нова глобальна тектоніка).

Завершенням третього етапу стала фундаментальна праця австрійського вченого Е.Зюса[19] (1885-1909 р.р.), в якій вперше, на основі гіпотези контракції, було подано характеристику тектонічної будови всієї поверхні земної кулі. В цей же період французький геолог М.Бертран[20] (1887 р.) обґрунтував різновіковість складчастих зон континентів і на цій основі запропонував виділяти чотири головні епохи гороутворення: гуронську (докембрійську) , каледонську, герцинську та альпійську. Слід зазначити, що в другій половині XIX ст. виникає вчення проізостазію, згідно з яким відносно легкі сіалічні маси материків, занурені у відносно важкий субстрат мантії, як би плаваючи у ньому, підпорядковуючись силам, що є наслідком закону Архімеда. Тобто зайве навантаження приводить до занурення, зменшення – до спливання. В цей же час зародилася і розвивається фіксистська теорія руху материків.

Фіксизм – (від лат. fixus – твердий, незмінний, закріплений), одне з напрямків у тектоніці, що базується на уявленнях непорушності (фіксованості) положення континетів на поверхні Землі та у вирішальній ролі вертикально направлених тектонічних рухах у розвитку земної кори. Фіксизм був одним з головних напрямків в геології практично до середини 60-х років ХХ ст., коли зазнали розвитку положення мобілізму. У основі фіксизму лежить положення про успадкований розвиток плит платформ, антикліноріїв та інших джерел зносу теригенного матеріалу, про досить тривале існування глибинних розломів, про тривалий прояв однотипного магматизму в одних і тих же районах.

Отже, третій етап розвитку геотектонічних поглядів завершується розквітом ідей геосинклінально-платформного розвитку земної кори, які базувались на гіпотезі контракції.

Четвертий етап (перша пол. XX ст.) становлення геотектоніки характеризується успішним продовженням досліджень у галузі структурного розчленування земної кори і Землі в цілому. Він збігся з прискореним розвитком промисловості та техніки освоєння надр і став початком широкого використання геофізичних методів у структурному аналізі Землі. Успішні сейсмологічні і гравіметричні дослідження та аналіз даних отриманих при вивченні метеоритів дали змогу створити зонально-сферичну модель планети, були виділені внутрішні геосфери Землі (земна кора, мантія, ядро) і встановлені їх геофізичні межі. Досягнення в області петрологічних досліджень магматичних утворень різних регіонів дозволили скласти уявлення про речовинне розшарування кристалічних мас у надрах Землі, а гравіметричні та геоморфологічні спостереження слугували обґрунтуванням суттєвої різниці в будові земної кори океанічних просторів планети і її континентальних сегментів.

У першій половині XX ст. в Альпах та інших складчастих областях були виявлені серії шар'яжних покривів, які пояснювали з позицій контракційної гіпотези.

Розвиваються нові космогонічні гіпотези (Т.Чемберлен і Ф.Мільтон, 1901; С.Ареніус, 1908), які припускали, що планети утворилися зі скупчення твердих холодних частинок, а Земля не охолоджувалась, а, навпаки, розігрівалась у результаті розпаду радіоактивних елементів. Усе це підривало основи гіпотези контракції і породжувало нові ідеї. Серед них виділяється гіпотеза переміщення материків (Ф.Тейлор,1910; А.Вегенер[21], 1912), яка поклала початок новому напрямку в геотектониці – мобілізму. Проте найбільший успіх у 30 – 50-х роках випав на долю концепцій, які відродили погляди прихильників гіпотези підняттів, котрі провідне значення у розвитку земної кори відводили вертикальним рухам.

Мобілізм (від лат. mobilis — рухливий), гіпотеза, що передбає великі (до декількох тис. км) горизонтальні переміщення материкових глиб земної кори (літосфери) один відносно інших та по відношенню до полюсів на протязі геологічного часу. Мобілізм протиставляється фіксизму. Припущення про рухливість материків почали висловлюватися ще у ХІХ ст., але науково-розроблена гіпотеза була сформована у 1912 р. німецькм геофізиком А.Л.Вегенером (теорія дрейфу материків). Сучасний варіант мобілізму – «нова глобальна тектоніка» (або тектоніка плит) у значній мірі базується на результатах дослідження рельєфу дна та магнітних полів океанів, а також на даних паломегнетизму. Згідно з цими уявленнями відбувається повільне (у середньому 1-5 см на рік) переміщення монолітних пліт, що містять не тільки материкові брили,а і великі області океанічної кори, що до них примикають разом з самою верхньою частиною мантії Землі. Плити розсовуються по обидві сторони від серединно-океанічних хребтів до молодих складчастих поясів (Анди, Гімалаї) та острівним дугам. Тут відбувається занурення передового краю одної з плит на значну глибину (до 700 км) вздовж похилих розломів, що характеризуються високою сейсмічністю. У материковій корі іншої плити під впливом стискання утворюються складки та насуви. На тильній стороні глиб, тобто у осі серединно-океанічних хребтів, виникають структури розтягнення – рифти. Піднімання речовини з верхньої мантії у «щілину», що розкривається при розсування плит та наступне виливання базальтових лав формують у рифтових зонах знову створений шар кори, тобто відбувається розширення площі океанічного дна. Базуючись на подібності геологічної будови розділених частин палеозойських материків Гондвани (охоплювала Південну Америку, Африку, Індостан, Австралію та Антарктиду) і Лавразії (Північна Америка, Європа, північна частина Азії) та співпадання контурів їх материкового схилу були запропоновані палеотектонічні реконструкції. Ці побудови підтверджуються палеокліматичними та палеомагнітними даними, які вказують на те, що різні частини Гондвани знаходилися наприкінці палеозойської ери значно ближче до південного полюсу ніж зараз, а Північна Америка знаходилася поряд з Європою. Переміщення, що відбувалися на протязі мезозою та кайнозою привели до повного зникнення геосинклінального океану Тетіс та утворення нових океанів – Індійського та Атлантичного. У якості головної причини мобільності материків виступають конвекційні течії мантійної речовини.

У ці ж роки з'явилась ідея пульсаційного розвитку Землі (У.Бухер[22], 1933; М.А.Усов[23], 1939; В.А.Обручев[24], 1940), сформувалась гіпотеза загального розширення планети (О.Хільгенбер, 1933; М.М.Тетяєв, 1934), виникли уявлення про сейсмо-фокальні зони та глибинні розломи, як самостійні напрямки виділились неотектоніка, сейсмотектоніка, почалось інтенсивне вивчення сучасних тектонічних рухів.

Пульсаційнагіпотеза (американський геолог У.Х.Бачер, радянські вчені М.А Усов та В.А.Обручев) доповнила ідею контракційної гіпотези про стискання Землі уявленням про чергування глобальних епох стискання та епох її розширення. Вона спробувала пояснити явища магматизма, трансгресії та регресії Світового океану та деякі інші явища, що не змогла пояснити контракційна гіпотеза.

П'ятий етап охоплює другу половину XX століття, яка характеризувалася науково-технічною революцією в усіх галузях науки і техніки. Це суттєво позначилося на розвитку геофізичних і геохімічних методів дослідження надр, бурінні глибоких свердловин тощо. В сферу систематичних наукових досліджень було залучено дно океанів, уперше стало можливим вивчати земну кору в цілому, що сприяло накопиченню високоякісної інформації про будову земної кори та Землі загалом.

Нові дослідження приводили до виродження деяких старих ідеї і появи нових геодинамічних гіпотез. Так, з новим піднесенням відродилися мобілістичні ідеї про дрейф континентів та розкриття океанів, ідеї розширення Землі, пульсаційного її розвитку, глибинної диференціації речовини, а також з'явилися нові варіанти інших ідей.

Сьогодні найбільш популярною є геотектонічна концепція тектоніки літосферних плит (Д.Мак-Кензі, Р.Паркер, 1967; У.Дж.Морган, 1968), окремі положення якої постійно підпадають під критичні зауваження прихильників інших геотектонічних концепцій, особливо прихильників фіксистської моделі взаємозв’язку літосфери з більш глибинними частинами планети.

Тектонікалітосфернихпліт – принципіально новий підхід до тектонічних процесів пов'язаний з появленням гіпотези переміщення материків (американський геолог Ф.Тейлор, німецький геофізик А.Вегенер). Гіпотези дрейфу припускають можливість крупних (до тисякі км) горизонтальних переміщень материкових брил.

У 60-70 рр. ХХ ст. ідеї мобілізму були відроджені на новітній фактичній основі у вигляді «нової глобальної тектоніки гіпотеза передбачає існування підкорових конвекційних течій та спирається на данні палеомагнетизму, сейсмології, особливостей магнітних аномалій та результати буріння дна океанів.

Згідно з «новою глобальною тектонікою», порівняно крихка літосфера, що підстеляється пластичною астеносферою, поділяється на жорсткі плити, які відділені один від одного тектонічними розривами (швами) по осьовим лініям сейсмічних поясів Землі. Плити містять не тільки материки, але і «припаяні» до них частини океанічного дна, що утворилися головним чином у мезозої та кайнозої. Плити зазнають друг відносно друга розсування (з утворенням рифтів а потім океанів), підсування (з зануренням одної плити під другу) або горизонтального змішення типу зсуву. Розширення літосфери в межах океанів та новоутворення океанічної кори компенсується скороченням поверхні земної кори при підсування (субдукції) одних пліт під другі на периферії океанів, у області острівних дуг, а також у підніжжі молодих складчастих хребтів (Передгімалайський прогин та інші). Це підтверджується розповсюдженням напружень у осередках землетрусів. Зминання верств в таких зонах стискання земної кори проявляється у складчастості гірських порід. Геодезичні дані вказують на розсування брил (Північно-Східна Африка), їх взаємне проковзування по розломам зі швидкістю 0,5-3 см на рік (Каліфорнія) або зближення по насувам (Таджикістан). Значення швидкості горизонтальних переміщень того ж порядку визначаються за палеомагнітними даними (за шириною полос магнітних аномалій вздовж серединно-океанічних хребтів) та на основі палеогеографічних реконструкцій.

Досить повне та просте пояснення різних геологічних, геофізичних та геохімічних фактів з позиції «нової глобальної тектоніки» було причиною швидкого та широкого успіху цієї концепції. Але у гіпотезі є і багато неясних положень, наприклад:

- уявлення про рушійну силу плити, що переміщується;

- характер геологічних процесів у рифтових зонах серединно-океанічних хребтів;

- механізм підсування та засмоктування океанічної кори у зонах острівних дуг;

- причини тектонічних процесів всередині плит літосфери.

Були зроблені спроби здолати ці недоліки пояснити з позиції «нової глобальної тектоніки» утворення родовищ корисних копалин. Вірогідно, що вибір між конкуруючими моделями та складання загальної теорії розвитку земної кори буде можливим після накопичення геодезичних даних про взаємне переміщення материків та більш докладні відомості про склад та будову літосфери, особливо під океаном, та більш глибоких сфер Землі.

Суттєвий вклад у розвиток геотектоніки внесли вчені Радянського Союзу. Різноманіття розвитку на території СРСР різновікових геоструктурних елементів та їх детальне вивчення сприяли розвитку ідеї значної ролі горизонтальних тектонічних рухів у становленні структури земної кори, перегляду традиційних поглядів на геосинклінальний процес, а також будову та еволюцію земної кори. Результати цих досліджень знайшли своє відображення в фундаментальних працях В.В.Бєлоусова[25], М.Г.Леонова, Ю.О.Косигіна[26], П.М.Кропоткіна[27], М.В.Муратова[28], О.В.Пейве[29], Ю.М.Пущаровського[30], В.Є.Хаїна, О.Л.Яншина[31] та інших.

Значний внесок у загальний розвиток геотектоніки зробили і вчені України, такі як Я.М.Бєлєвцев, В.Г.Бондарчук, О.Б.Гінтов, В.В.Глушко, Г.І.Каляєв, С.С.Круглов, Є.М.Лазько, Є.І.Паталаха, Д.П.Рєзьвой, В.А.Рябенко, М.П.Семененко[32], В.Б.Соллогуб, К.Ф.Тяпкін, І.І.Чебаненко, А.В.Чекунов та інші.

Читайте також:

1. III. Процедура встановлення категорій об’єктам туристичної інфраструктури
2. V здатність до встановлення та підтримки гарних особистих стосунків і веденню етичного способу життя.
3. Біблійні теми та історія раннього християнства у драмах Лесі Українки
4. Вал має 5 опорних шийок, зовнішні діаметри яких послідовно збільшуються для полегшення встановлення вала в головку.
5. Валютний курс. Режими встановлення валютних курсів
6. Види земель населених пунктів, їх межі. Встановлення та зміни меж населених пунктів.
7. Види цін та порядок їх встановлення.
8. Визначення та етапи становлення інвестиційного проекту.
9. ВИЗНАЧЕННЯ, ПОНЯТТЯ І КОРОТКА ІСТОРІЯ.
10. Використання методу Дельфі для встановлення рейтингової оцінки
11. Виникнення і розвиток людських ресурсів, історія розвитку кадрових служб.
12. Виникнення і становлення Давньоруської держави 1 страница

Переглядів: 1206