парначев
.pdfзаработал 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.