Основные положения глобальной тектоники

После эры рекомбинации материя  стала прозрачной для излучения, которое, свободно распространяясь  в пространстве, дошло до нас в  виде реликтового излучения⁸.

Дальнейшая эволюция Вселенной, согласно теории Большого взрыва, зависит  от экспериментально измеримого параметра  — средней плотности вещества в современной Вселенной. Если плотность  не превосходит некоторого (известного из теории) критического значения, Вселенная будет расширяться вечно, если же плотность больше критической, то процесс расширения когда-нибудь остановится и начнётся обратная фаза сжатия, возвращающая к исходному сингулярному состоянию. Современные экспериментальные данные относительно величины средней плотности ещё недостаточно надёжны, чтобы сделать однозначный выбор между двумя вариантами будущего Вселенной.

1.3. Космическая  пыль

Возраст нашей планеты  составляет около 5 млрд. лет. Существует гипотеза, по которой Земля и другие планеты сконденсировались из космической  пыли, расположенной рядом с Солнцем. Из гипотезы следует, что частицы  пыли состояли из железа с примесью никеля, либо из силикатов, в составе  которых находится кремний. Присутствующие там газы конденсировались, образовывали органические соединения с находящихся в них углеродом. Затем образовались углеводороды (соединения углерода с водородом) и соединения азота.

Из гипотез происхождения  солнечной системы наиболее известна электромагнитная гипотеза шведского астрофизика Х.Альвена, усовершенствованная Ф.Хойлом. Альвен считал, что ранее Солнце обладало очень сильным электромагнитным полем. Туманность, которая окружала светило, состояла из нейтральных атомов. Под действием излучений и столкновений атомы ионизировались. Ионы попадали в ловушки из магнитных силовых линий и увлекались вслед за вращающимся светилом. Постепенно Солнце теряло свой вращательный момент, передавая его газовому облаку.

Слабость предложенной гипотезы заключалась в том, что атомы  наиболее легких элементов должны были ионизироваться ближе к Солнцу, атомы  тяжелых элементов - дальше. Значит, ближайшие к Солнцу планеты должны были бы состоять из наилегчайших элементов - водорода и гелия, а более отдаленные - из железа и никеля. Но наблюдения свидетельсвуют об обратном.

Чтобы преодолеть эту трудность, английский астроном Ф. Хойл предложил новый вариант гипотезы. Солнце зародилось в недрах туманности. Оно быстро вращалось, и туманность становилась все более плоской, превращаясь в диск. Постепенно диск начинал тоже разгоняться, а Солнце тормозилось. Момент количества движения переходил к диску. Затем в нем образовались планеты. Если предположить, что первоначальная туманность уже обладала магнитным полем, то вполне могло произойти перераспределение углового момента.

2. РАЗВИТИЕ ЗЕМЛИ

Земля — третья от Солнца планета Солнечной системы, крупнейшая по диаметру, массе и плотности  среди планет земной группы. Чаще всего  упоминается как Земля, планета  Земля, Мир. Единственное известное  человеку на данный момент тело Солнечной  системы в частности и Вселенной вообще, населённое живыми существами.

В начале своего существования  древняя Земля мало напоминала современную планету. Атмосфера имела совершенно отличный химический состав. По одним предположениям, она состояла из водяных паров и углекислого газа, другие считают, что атмосфера включала в себя метан и аммиак. Кислород на планете полностью отсутствовал, извергались вулканы, она находилась под действием ультрафиолетовых лучей, в разреженной атмосфере мелькали молнии. Доказано, что полюса Земли менялись.

Существует несколько  точек зрения на последующее развитие Земли:

• Теория катастроф, выдвинутая Жоржем Кювье;
• Принцип униформизма, выдвинутый Чальзом Лайелем.

Подробнее остановимся на каждом из этих принципов.

В основе теории катастрофизма  –  допущение существования скачков, перерывов постепенности в развитии. Силы, действовавшие в прошлом, качественно  отличаются от тех, которые действуют  сейчас. В отдаленные времена действовали  мощные, взрывные, катастрофические силы, прерывавшие спокойное течение  геологических и биологических  процессов. Мощность этих сил настолько  велика, что их природа не может  быть установлена средствами научного анализа. Наука может судить не о  причинах этих сил, а лишь об их последствиях. Таким образом, катастрофизм выступает  как феноменологическая концепция  – наука, изучающая редкие, необычные  явления в живой природе.

Главный принцип катастрофизма  – внезапность катастроф, неравномерная  скорость процессов преобразования поверхности Земли. По отношению  к органической эволюции эти положения  конкретизировались в двух принципах:

1. принцип коренных качественных изменений органического мира в результате катастроф;
2. принцип прогрессивного восхождения органических форм после очередной катастрофы.

Значение катастрофизма  в истории геологии, палеонтологии, биологии состоит в том, что он способствовал:

1) развитию стратиграфии (раздел геологии, изучающий последовательность  формирования горных пород);

2) введению представления  о неравномерности темпов преобразования  поверхности Земли;

3) выделению качественного  своеобразия определенных периодов  в истории Земли; 

4) исследованию закономерностей,  повышающих уровень организации  видов в рамках общих ароморфозов   – одно из главных направлений  в эволюции животных, при котором  происходит изменение их организации  и функций, способствующее повышению  уровня организации, лучшему приспособлению  к условиям среды и биологическому  прогрессу вида.

В исторической геологии и  палеонтологии не потеряло своего значения и само понятие «катастрофа». Современная наука также не отрицает геологических катастроф. Они представляют собой «закономерный процесс, неизбежно наступающий на определенном этапе жизнедеятельности геологической системы, когда количественные изменения выходят за пределы ее меры».

И хотя Ж. Кювье отвергал эволюционные представления своего времени, собранный им фактический  материал послужил обоснованием эволюции живой природы.

Вторая теория – принцип  униформизма – была разработана Ч. Лайелем, М. В. Ломоносовым, К. Гоффом и др. на стыке XVIII-XIX веков. И если катастрофизм вводил в теорию развития Земли катастрофические факторы и отказывался от научного исследования закономерностей и причин древних геологических процессов, то униформизм выдвигал принцип познаваемости истории Земли и органического мира.

Униформизм – научная концепция в геологии, исходящая из представления о неизменяемости системы геологических факторов во времени. В основу униформизма было положено утверждение механистического естествознания, что законы природы вечны и неизменны; в геологическом прошлом действовали те же силы и с такой же интенсивностью и скоростью, как и в настоящее время. Отсюда вытекал известный тезис Ч. Лайеля об однообразии системы земных изменений на протяжении всех геологических периодов. Принятие этого тезиса означало отрицание прогрессивного развития, поскольку утверждались лишь изменения в истории Земли и жизни, происходившие всегда на одном и том же уровне.

Впоследствии униформизм подвергся критике, которая особенно усилилась после появления работы Ч. Дарвина «Происхождение видов» (1859), так как теория естественного отбора допускала тенденцию к прогрессу, а это неизбежно нарушало однообразие. В XX в. было установлено, что история внешних оболочек Земли (атмосферы, гидросферы, биосферы, литосферы) имеет черты необратимого развития; был принят принцип эволюционного развития Земли и её обитателей.

Униформисты выступали против катастрофизма, критикуя неопределенность представления о причинах катастроф.

Униформизм, все же, являлся достаточно ограниченной теорией развития:

• сводил развитие к цикличности, и не видел в нем необратимости;
• с точки зрения сторонников униформизма, Земля не развивается в определенном направлении, она просто изменяется случайным, бессвязным образом.

Что касается расположения континентов, то они также имеют  достаточно интересную историю. В 1915 г. немецкий геофизик А. Вегенер, руководствуясь очертаниями континентов, высказал предположение что в карбоне (период истории Земли) существовал единственный материк, названный им Пангея (от греч. – «вся земля»). Далее Пангея раскололась на Лавразию и Гондвану. 135 млн. лет назад Африка отделилась от Южной Америки, а 85 млн. лет назад Северная Америка - от Европы; 40 млн. лет назад Индийский материк столкнулся с Азией и появились Тибет и Гималаи.

Решающий аргумент в пользу принятия данной теории – эмпирическое обнаружение расширения дна океанов, послужило началом создания тектоники  литосферных плит. В настоящее время доказано, что континенты расходятся под влиянием глубинных конвективных течений, направленных вверх и в стороны, которые тянут за собой плиты, с расположенными на них континентами. Эта теория подтвержденат и биологическими данными о распространении животных на нашей планете. Теория дрейфа континентов, основанная на тектонике литосферных плит, ныне общепринята в геологии.

3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ  ГЛОБАЛЬНОЙ ТЕКТОНИКИ

Для начала ознакомимся с  определением термина «Тектоника». Тектоника — раздел геологии, предметом  изучения которого является структура (строение) твёрдой оболочки Земли  — земной коры, а также история  движений, изменяющих эту структуру. Тектоника имеет следующие разделы:

• Структурная геология или морфологическая тектоника — раздел геотектоники, изучающий формы залегания горных пород в земной коры. Формы залегания горных пород или структурные формы делятся на первичные, то есть возникшие вместе с формированием самой породы, и вторичные, образовавшиеся в результате тектонических деформаций первичных форм.
• Новейшая тектоника, являясь частью тектоники и занимаясь рассмотрением структуры литосферы, вместе с тем, концентрирует внимание на изучении структурных форм, созданных движениями, обусловившими возникновение и развитие современного рельефа.
• Тектонофизика — раздел геофизики, изучающий физические основы деформации горных пород в литосфере и динамические геофизические процессы. Данный раздел охватывает изучение как отдельных минералов, так и тектонических плит и процессов (сил и напряжений), происходящих в мантии Земли, геодинамическую обстановку и структурные парагенезы.

И, наконец:

• Тектоника плит — современная геологическая теория о движении литосферы. Она утверждает, что земная кора состоит из относительно целостных блоков — плит, которые находятся в постоянном движении друг относительно друга. Теория объясняет землетрясения, вулканическую деятельность и горообразование, большая часть которых приурочена к границам плит.

Подробнее остановимся на положениях последнего раздела тектоники, рассмотрим его суть.  Гипотеза литосферных плит основана на их способности скользить по поверхности астеносферы (расплавленным глубинным породам), чем поверхность Земли приводится в сосотояние, близкое к гидростатическому равновесию. Считается, что верхний слой коры состоит из 15 жестких плит. При этом плиты могут сталкиваться, погружаться друг под друга и надвигаться одна на другую. Вместе с плитами могут перемещаться и континенты. Эту гипотезу называют гипотезой новой глобальной тектоники, поскольку впервые попытались объяснить развитие Земли с помощью данных, полученных при изучении развития континентов и океанов. Литосферу моделируют системой плит, перемещающихся относительно друг друга со скоростями несколько сантиметров в год.

При росте плит расширяется  океаническая котловина, магма поднимается, застывает и образует вдоль подводного хребта океаническую кору. Литосферные плиты состоят из фрагментов коры и новых «кусков», называемых экзотическими блоками. При сближении плит одна может поддвинуться под другую и погрузиться в мантию. При этом большая часть коры углубляется в астеносферу, а верхние слои как бы соскабливаются с нее верхней плитой. В этих местах растет давление, вызывающее повышенный вулканизм.