Реферат: Изменение рельефа Земли
С самого начала обсуждения проблемы формирования земного шара именно горы смущали ученых. Потому что если предположить, что сперва Земля была огненным, расплавленным шаром, то ее поверхность после остывания должна бы остаться более или менее гладкой... Ну, может быть, слегка шероховатой. А откуда же появились высокие горные хребты и глубочайшие впадины в океанах?
В XIX веке господствующей идеей стало представление о том, что время от времени по каким-то причинам раскаленная магма изнутри приступом идет на каменную оболочку и тогда в ней вспучиваются горы и поднимаются хребты. Поднимаются? Но почему тогда на поверхности так много районов, где хребты идут параллельными складками один подле другого? При вспучивании каждая горная область должна бы иметь форму купола или пузыря... Объяснить возникновение складчатых гор действием вертикальных сил, идущих из недр, не удавалось. Складки требовали горизонтальных усилий.
А теперь возьмите яблоко в руку. Пусть это будет небольшое, слегка привядшее яблочко. Сдавите его в руках. Смотрите, как сморщилась кожица, как покрылась она мелкими складочками. А представьте себе, что яблочко размером с Землю. Складочки вырастут и превратятся в высоченные горные хребты... Какие же силы могли бы так сдавить землю, чтобы она покрылась складками?
Вы ведь знаете, что каждое раскаленное тело при остывании сжимается. Может быть, этот механизм годится и для объяснения складчатых гор на земном шаре? Представьте себе — расплавленная Земля остыла и покрылась коркой. Корка или кора, как каменное платье, оказалась «сшитой» на определенный размер. Но планета-то остывает дальше. А раз остывает, то и сжимается. Немудрено, что со временем каменная рубашка оказалась велика, стала мяться, идти складками.
Такой процесс предложил для объяснения формирования поверхности Земли французский ученый Эли де Бомон. Он назвал свою гипотезу контракционной от слова «контракция», что в переводе с латыни как раз и обозначало — сжатие. Один швейцарский геолог попробовал вычислить, какими оказались бы размеры земного шара, если разгладить все складчатые горы. Получилась весьма впечатляющая величина. Радиус нашей планеты при этом увеличился бы едва ли не на шестьдесят километров!
Новая гипотеза приобрела множество сторонников. Самые известные ученые поддержали ее. Они углубляли и разрабатывали отдельные разделы, превращая предположение французского геолога в единую науку о развитии, движении и деформации земной коры. В 1860 году эту науку, ставшую важнейшим разделом комплекса наук о Земле, предложили назвать геотектоникой. Станем и мы дальше называть этот важный раздел так же.
Гипотеза контракции или сжатия Земли и сморщивания ее коры особенно укрепилась, когда в Альпах и Аппалачах открыли крупные «надвиги». Этим термином геологи обозначают разрывы в залегающих горных породах, когда одни из них как бы надвинуты на другие. Специалисты торжествовали, новая гипотеза объясняла все!
Правда, возникал маленький вопрос: а почему горы-складки располагались не по всей поверхности земли равномерно, как на сморщившемся, усохшем яблоке, а собирались в горные пояса? И почему эти пояса располагались только по определенным параллелям и меридианам? Вопросик пустяковый, но коварный. Потому что на него ответить контракционная гипотеза никак не могла.
Глубокие корни гор
Примерно в середине XIX века, а точнее в 1855 году английский ученый Д. Пратт вел геодезические работы на территории «жемчужины британской короны», то есть в Индии. Он работал вблизи Гималаев. Каждый день, просыпаясь поутру, англичанин любовался величественным зрелищем грандиозного горного района и невольно задумывался: сколько же может весить этот колоссальный горный массив? Его масса должна непременно обладать заметной силой притяжения. Как бы это узнать? Стоп, но если это так, то внушительная масса должна отклонять легкий грузик на нитке от вертикали. Вертикаль — это направление силы тяжести Земли, а отклонение — направление силы притяжения Гималаев...
Пратт тут же прикинул общую массу горного массива. Получилась действительно порядочная величина. По ней, пользуясь законом Ньютона, он вычислил ожидаемое отклонение. Потом неподалеку от склонов гор подвесил грузик на нитке и с помощью астрономических наблюдений измерил его истинное отклонение. Каково же было разочарование ученого, когда при сравнении результатов оказалось, что теория отличается от практики более чем в пять раз. Вычисленный угол оказывался больше измеренного.
Пратт никак не мог взять в толк, в чем же заключается его ошибка. Он обратился к гипотезе, выдвинутой когда-то еще Леонардо да Винчи. Великий итальянский ученый и инженер предположил, что земная кора и расплавленный подкорковый слой — мантия почти всюду находятся в равновесии. То есть блоки коры плавают на тяжелом расплаве, как льдины на воде. А так как при этом часть «льдин»-блоков погружена в расплав, то в целом блоки оказываются легче, чем принимаются при расчете. Ведь кто не знает, что у айсберга лишь меньшая часть выступает над водой, а большая — погружена...
Соотечественник Пратта Дж. Эри добавил к его рассуждениям свои соображения. «Плотность горных пород примерно одинакова, — говорил он. — Но более высокие и мощные горы стоят, глубже погрузившись в мантию. Менее высокие горы сидят мельче». Получалось, что горы как бы имеют корни. Причем корневая часть оказывалась сложенной из менее плотных пород, по сравнению с плотностью мантии.
Хорошая получилась гипотеза. Долгое время пользовались ею ученые при измерениях силы тяжести в разных районах Земли. До той поры, пока не полетели над планетой искусственные спутники Земли — самые верные указатели и регистраторы поля притяжения. Но о них еще речь впереди.
В конце прошлого века американский геолог Даттон высказал мысль о том, что наиболее высокие и мощные блоки земной коры размываются дождями и текущими водами сильнее низких, а следовательно, они должны становиться легче и постепенно «всплывать». Тем временем на более легкие и низкие блоки наносятся осадки с вершин более высоких соседей, и они тяжелеют. А раз тяжелеют, то и погружаются. Не является ли этот процесс одной из возможных причин землетрясений в горах и новых горообразований?..
Очень много интересных гипотез выдвинули ученые конца прошлого века. Но едва ли не самой плодотворной из них было создание учения о геосинклиналях и платформах.
Геосинклиналями специалисты называют довольно обширные вытянутые в длину участки земной коры, где особенно часто наблюдаются землетрясения и извержения вулканов. Рельеф в этих местах обычно такой, что, как говорится, «сам черт ногу сломит» — складка на складке.
Еще в 1859 году американский геолог Дж. Холл заметил, что в горно-складчатых областях осадки гораздо толще, чем в тех местах, где породы залегают спокойными горизонтальными пластами. Почему так? Может быть, под тяжестью накопившихся здесь осадков, смытых с соседних гор, кора земли прогнулась?..
Выдвинутое предположение понравилось. И несколько лет спустя коллега Холла Джеймс Дана развил взгляды своего предшественника. Он назвал удлиненные прогибы коры, вызванные боковым сжатием (тогда уже господствовала гипотеза контракции), геосинклиналями. Сложный термин произошел из объединения трех греческих слов: «ге» — земля, «син» — вместе и «клино» — наклонять.
Джеймс Дана представлял себе этот процес следующим образом: сначала сжатая область прогибается. Потом слои сминаются и вспучиваются в виде горных складок.
Далеко не все геологи сразу согласились с мнением американского специалиста. Предлагались и другие картины развития геосинклиналий. Спор о них до наших дней не утихает уже более ста лет. Одни считают, что разогретое подкорковое вещество разделяется на тяжелые и легкие фракции. Тяжелые «тонут», выдавливая кверху более легкие. Они поднимаются, «всплывают» и вспарывают, разрывают литосферу. Тогда обломки тяжелых плит соскальзывают и сминают осадочные слои...
Другие предлагают иной механизм. Они считают, что в раскаленном подкорковом веществе Земли существуют медленные течения. Они затягивают, сминают осадочные породы. А оказавшись в глубине, эти породы переплавляются под действием давлений и высоких температур.
Есть и другие концепции. Согласно одной из них, например, геосинклинальные складки возникают по краям континентальных платформ, плавающих, как льдины в океане, по пластичному подкорковому веществу. К сожалению, пока ни одно из существующих на этот счет предложений полностью не удовлетворяет наблюдаемым в природе закономерностям. И потому спор, по-видимому, далек от своего завершения.
Выдающийся русский и советский геолог, общественный деятель Александр Петрович Карпинский родился в 1846 году, в поселке Турьинские рудники в Верхотурском уезде на Урале. Ныне это город, носящий его имя. Отец его был горны/и инженером, и потому неудивительно, что молодой человек по окончании гимназии поступил в прославленный Петербургский горный институт.
В тридцать один год Александр Петрович стал профессором геологии. А через девять лет его избрали членом императорской Академии наук.
Он исследует строение и полезные ископаемые Урала и составляет сводные геологические карты европейской части России. Начиная с петрографии — науки о составе и происхождении горных пород, Карпинский касается всех буквально разделов науки о Земле и везде оставляет заметный след. Он исследует ископаемые организмы. Пишет выдающиеся работы по тектонике и о геологическом прошлом земли — по палеогеографии.
Учение о геосинклиналях, несмотря на прогрессивные идеи в его основе, испытывало на первом этапе множество трудностей. И в это время Александр Петрович вплотную занялся изучением «спокойных областей» земной поверхности. Впоследствии они-то и получили название «платформ». В этих работах Карпинский обобщил огромный материал по геологии России, накопленный поколениями русских геологов. Он показал, как менялись очертания древних морей, заливавших эти области в разное время. И вывел два рода «волнообразно-колебательных движений» земной коры. Один, более грандиозный, образует океанические впадины и материковые поднятия. Другой, не столь величественный по масштабам, обеспечивает появление впадин и выпуклостей в пределах самой платформы. Так, например, местные колебания Русской платформы, по мнению Карпинского, происходили параллельно Уральскому хребту в меридиональном направлении и параллельно Кавказу — по параллелям.
После работ Александра Петровича Карпинского стало ясно, что платформы — это вовсе не неподвижные и неизменяемые участки земной поверхности. Они развиваются и изменяются со временем. К краям платформ время от времени присоединяются горные области, которые, застывая, увеличивают их общую площадь. Таким образом, развитие платформ оказывалось тесным образом связанным с образованием геосинклиналий и подчеркивало развитие всей Земли.
Свои выводы Александр Петрович основывал на принципах контрэкционной гипотезы, считая ее «счастливейшим научным завоеванием». И хотя результаты дальнейших исследований все яснее доказывали несостоятельность этой гипотезы, теория геосинклиналий и платформ продолжала развиваться независимо, становясь одним из важнейших положений геотектоники.
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--