Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

парначев

.pdf
Скачиваний:
22
Добавлен:
30.05.2015
Размер:
4.63 Mб
Скачать

заработал механизм мантийной конвекции. Каждый всплеск эндогенной активности вызывал глубокие перестройки режима формирования континентальной коры, объем которой постепенно увеличивался.

Наконец, с начала протерозоя в Земле установился более спокойный тектонический режим, отвечающий современному. Конвектирующая мантия Земли постепенно выделяла все новые порции базальтовой магмы, из которой формировалась океанская кора в рифтовых зонах океанов, а уничтожение океанской коры в зонах субдукции приводило к образованию континентальной коры. Объем последней продолжал расти, но с убывающей скоростью, которую еще предстоит в будущем строго оценить, поскольку пока не совсем ясны масштабы вторичного поглощения мантией продуктов размыва материков. Необратимо истощаются и глубинные части мантии, из которых в ядро продолжает уходить железо.

Именно высокая геодинамическая активность Земли создала условия для начала на ней уникальной биологической эволюции. Вследствие интенсивной дегазации Земли на ней уже в начале архея появились океаны и атмосфера, содержавшая большие количества углекислого газа и азота. Океаны обеспечили подходящую обстановку, в которой получили развитие первые организмы (прокариоты), защищенные слоем воды от ультрафиолетового солнечного излучения. Хотя в то время в атмосфере было мало кислорода, он вырабатывался благодаря фотосинтезирующей деятельности прокариотов, таких, например, как синезеленые водоросли. Гораздо позднее, уже в протерозое и раннем фанерозое, возросшее количество кислорода в атмосфере стимулировало развитие различных форм жизни и рост их разнообразия. После карельской фазы диастрофизма (1,9 млрд лет назад) появились первые организмы с ядрами в клетках (эукариоты), после гренвильской (1,05 млрд лет назад) – первые многоклеточные организмы, а в фанерозое многие формы живых организмов смогли покинуть моря и использовать разнообразные возможности эволюции, предоставившиеся им на суше.

Целая группа нерешенных проблем остается в области динамики мантии Земли. Главные из них – это форма мантийных конвективных ячеек (сквозьмантийная или двухъярусная конвекция) и природа горячих точек. Благодаря чрезвычайно интен-

сивным исследованиям последних лет в области глобальной геофизики, глубинной петрологии, геохимии изотопов и редких элементов, само существование обеих форм конвекции, а также стационарных глубинных мантийных плюмов, поверхностным проявлением которых являются горячие точки, к настоящему времени, похоже, не вызывают сомнений. Однако еще только предстоит создать физические модели, адекватно описывающие эти сложнейшие явления.

Еще одна глобальная геодинамическая проблема касается соотношения фаз диастрофизма на Земле с галактическим годом – периодом обращения Солнечной системы вокруг центра Нашей Галактики. Взаимосвязь земных тектонических событий с космическими факторами подмечена уже достаточно давно, но лишь сейчас появляется возможность исследовать эту проблему предметно и обстоятельно, прежде всего благодаря появлению достаточно надежных возрастных датировок земных фаз диастрофизма, начиная со времени образования нашей планеты. К сожалению, мы пока далеки от понимания физического механизма взаимодействия земной и галактической цикличностей. Понятно, что эндогенная активность нашей планеты так или иначе определяется внутренними источниками энергии, а гравитационные силы галактического происхождения на много порядков слабее тех, которые могли бы повлиять на характер дифференциации земного вещества.

Таким образом, в данном учебнике описано то, что нам известно на сегодняшний день о недрах Земли и ее эволюции, и показано, что в геодинамике существует еще много нерешенных проблем, на которые пока можно дать только предположительные, умозрительные ответы. Как ни грустно об этом думать, но человеческая деятельность, которая сама вносит необратимые изменения в окружающую среду, – всего лишь преходящее геологическое явление. Человеку остается утешиться тем, что он – единственный обитатель Земли, который задался вопросами о том, как она устроена, и на некоторые из них, похоже, получил более или менее достоверные ответы.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Аллер Л. Атомы, звезды и туманности/ Пер. с англ. М.: Мир, 1976. Аплонов С.В. Геодинамика глубоких осадочных бассейнов. СПб: ЦГИ

ТЕТИС, 2000.

Аплонов С.В. Геофизический анализ эволюции литосферы: Учеб. пособие. СПб: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 1998.

Браун Д., Массет А. Недоступная Земля/ Пер. с англ. М.: Мир, 1984. Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И. Палеогеодинамика. М.: Наука, 1993.

Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Натапов Л.М. Тектоника литосферных плит территории СССР. В 2 т. М.: Недра, 1990.

Кеннет Дж.П. Морская геология. В 2 т./ Пер. с англ. М.: Мир, 1987. Кокс А., Харт Д. Тектоника плит/ Пер. с англ. М.: Мир, 1989. Лобковский Л.И. Геодинамика зон спрединга, субдукции и двухъярусная

тектоника плит. М.: Наука, 1988.

Паркинсон У. Введение в геомагнетизм/ Пер. с англ. М.: Мир, 1986. Природа магнитных аномалий и строение океанической коры/ Под ред.

А.М. Городницкого. М.: ВНИРО, 1996.

Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Глобальная эволюция Земли. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1991.

Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Природа тектонической активности Земли // Итоги науки и техники. Сер. Физика Земли. М., 1993. Т. 12.

Структурная геология и тектоника плит. В 3 т./ Под ред. К. Сейферта. М.:

Наука, 1990.

Теркот Д., Шуберт Дж. Геодинамика: геологические приложения физики сплошных сред. В 2 т./ Пер. с англ. М.: Мир, 1985.

Хаин В.Е., Короновский Н.В., Ясаманов Н.А. Историческая геология:

Учебник. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1997.

Хаин В.Е., Ломизе М.Г. Геотектоника с основами геодинамики. М.: Издво Моск. ун-та, 1995.

Хаин В.Е., Рябухин А.Г. История и методология геологических наук. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1997.

Шейдеггер А. Основы геодинамики/ Пер. с нем. Л.: Недра, 1987.

Allen P.A., Allen J.R.. Basin analysis, principles and applications. Oxford: Blackwell Science, 1990.

Anderson D.L. Theory of the Earth. Oxford: Blackwell Science, 1989.

Condie K.C. Plate tectonics and crustal evolution. Oxford: Pergamon Press, 1982.

Harland W.B., Arnstrong R.L., Cox A.V. et al. A geologic time scale 1989. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1990.

Kearey P., Vine F. Global tectonics. Oxford: Blackwell Science, 1996.

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение. Предмет и принципы геодинамики.................................

3

Глава 1. Общие сведения о планете Земля.......................................

7

1.1. Рождение Земли...............................................................................

1.1.1. Место Земли во Вселенной...................................................

1.1.2. Происхождение Вселенной...................................................

9

1.1.3. Происхождение Солнечной системы....................................

13

1.1.4. Аккреция Земли....................................................................

21

1.2. Оболочки твердой Земли.................................................................

29

1.2.1. Источники данных................................................................

1.2.2. Модель современной Земли.................................................

30

1.2.3. Земная кора...........................................................................

38

1.2.4. Мантия..................................................................................

46

1.2.5. Ядро......................................................................................

52

1.3. Гравитационное поле и изостазия...................................................

56

1.4. Геотермия........................................................................................

70

1.5. Геомагнетизм...................................................................................

78

1.6. Геохронология.................................................................................

90

Глава 2. Тектоника плит.....................................................................

106

2.1. Становление идей мобилизма в геологии.......................................

2.2. Литосфера и астеносфера................................................................

117

2.3. Деление литосферы на плиты и типы межплитовых границ..........

125

2.4. Кинематика плит.............................................................................

129

2.4.1. Постулаты кинематики плит................................................

130

2.4.2. Относительные и абсолютные движения.............................

131

2.4.3. Мгновенные и конечные движения......................................

134

2.4.4. Описание движений плит.....................................................

135

2.4.5. Тройные сочленения и глобальная увязка движений плит..

140

2.5. Мантийная конвекция и движущий механизм тектоники плит.....

142

Глава 3. Происхождение океанской коры и литосферы..................

160

3.1. Формирование океанской литосферы..............................................

161

3.2. Топография срединно-океанских хребтов.......................................

165

3.3. Формирование океанской коры.......................................................

172

3.4. Магнитные аномалии океанов.........................................................

184

3.5. Продвигающиеся рифты..................................................................

193

3.6. “Несостоявшиеся” океаны...............................................................

202

Глава 4. Происхождение континентальной коры.............................

220

4.1. Субдукция океанской литосферы....................................................

351

4.2. Коллизия континентов.....................................................................

238

4.3. Двухъярусная тектоника плит.........................................................

248

4.4. Формирование континентальной коры............................................

252

Глава 5. Палеогеодинамика................................................................

263

5.1. Цикл Вилсона..................................................................................

5.2. Геодинамические обстановки и их индикаторы..............................

273

5.3. Методы палеогеодинамических реконструкций..............................

282

5.4. Реконструкции континентов и океанов фанерозоя..........................

298

Глава 6. Энергетика и тектоническая активность Земли...............

305

6.1. Энергия аккреции и гравитационной дифференциации.................

308

6.2. Энергия радиоактивного распада....................................................

311

6.3. Энергия приливного взаимодействия..............................................

314

6.4. Изменения энергетического баланса Земли в ходе геологической

 

истории...................................................................................................

316

6.5. Периодизация тектонической активности Земли............................

328

Заключение. Современное состояние и нерешенные проблемы

 

геодинамики..........................................................................................

338

Рекомендуемая литература.................................................................

343

Предметный указатель........................................................................

344

У ч е б н о е и з д а н и е

 

Аплонов Сергей Витальевич

 

Геодинамика

 

Редактор Э.А. Горелик

 

Художественный редактор Е.И. Егорова

 

Дизайн обложки: А.Ю. Пырегова

 

Оригинал-макет: Центр геодинамических исследований ТЕТИС

 

Лицензия ЛР 040050 от 15.08.96

 

Подписано в печать 01.03.2001. Формат 60 90 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 22,5. Уч.-изд. л. 20,41. Тираж 1100 экз. Заказ №138. Издательство СПбГУ. 199034, С.-Петербург, Университетская наб., 7/9.

Типография Издательства СПбГУ. 199061, С.-Петербург, Средний пр, 41.