Osvita.ua Вища освіта Реферати Географія Прояв вулканізму в геологічному минулому нашої планети. Реферат
Провідні компанії та навчальні заклади Пропозиції здобуття освіти від провідних навчальних закладів України та закордону. Тільки найкращі вищі навчальні заклади, компанії, освітні курси, школи, агенції. З питань розміщення інформації звертайтесь за телефоном (044) 200-28-38.

Прояв вулканізму в геологічному минулому нашої планети. Реферат

Історія розвитку Землі в докембрії. Ранній вулканізм Землі. Палеозойська ера. Мезозойська і кайнозойська ери

Історія розвитку Землі в докембрії. Ранній вулканізм Землі

Згідно сучасним уявленням, процеси вулканізму грали головну роль в ранню стадію формування земної кори або літосфери протягом тривалого часу. Сучасні геологи так пояснюють виникнення Землі.

Планетарна хмара поступово розпадалася, причому окремі її частини під впливом гравітації утворювали скупчення. Планета виникла внаслідок об'єднання невеликих концентрацій газово-пилового середовища, так званих планетозімалей, що досить міцно утримуються такою, що переважає їх за розмірами масою і як би зібраних з її околиць. Прото-Земля, що утворилася при цьому, як ми називаємо цю ранню стадію розвитку нашої планети, існувала вже близько 4,8-4,7 млрд. років тому.

Відповідно до цього Земля була "холодним" несортованим конгломератом, що складався переважно з силікатів, оксидів заліза і магнію і домішки інших хімічних елементів.

Таке становище тривало, однак, недовго. Планета, що збільшувалася завдяки безперервному планетозімальному приросту, дуже скоро стала розігріватися; цьому сприяла взаємодія трьох факторів:

  • По-перше, кожна планетозімаль володіла значною кінетичною енергією, яка при ударі перетворювалася в теплову. Хоча теплота і випромінювалася в світовий простір, планета все ж таки зберігала деяку її частину.
  • По-друге, у зв'язку із зростанням молодої планети внутрішні її області піддавалися все більш сильному стисненню, а гравітаційна енергія, що виявляється при цьому, переходила в теплову.
  • Нарешті, як третє джерело тепла, яке спочатку могло мати дуже невелике значення, але на відміну від вищеназваних продовжувало діяти незалежно від зовнішніх процесів.

Слід назвати також розпад радіоактивних елементів, особливо таких, як уран і торій, а також ізотоп калію. Ці елементи, мимоволі розпадаючись, випускали ядра гелію і електрони. У тих місцях, де останні поглиналися навколишньою речовиною, енергія їх руху також перетворювалася в теплоту.

Мабуть, внаслідок цього через декілька сотень мільйонів років температура в надрах протопланети на глибині близько 400 км досягла точки плавлення заліза. Крапельки розплавленого заліза почали переміщатися до центру планети і витісняти легший матеріал: формувалося залізне ядро Землі - процес, зв'язаний одночасно з подальшим визволенням гравітаційної енергії і відповідно з додатковим виділенням тепла. Наслідком цього з'явилося цілковите розплавлення перш за все самих центральних частин Землі. У цей процес при подальшому розігріванні все більшою мірою залучалися і зовнішні частини протопланети, доки не відбулося майже повне її розплавлення, що привело до подальшого відособлення речовини.

Температурні відмінності між межею ядра і поверхнею Землі зумовили виникнення ефекту, який не лише сприяв розділенню речовини, але, як вже наголошувалося, став дієвим чинником глобально-тектонічних явищ: виникли конвекційні потоки. Легші елементи, такі як кисень, кремній і алюміній з малою домішкою інших елементів, виносилися назовні, входили до складу силікатних сполук і накопичувалися на поверхні розплавленої планети, подібно до шлакового шару. Між зовнішньою корою і залізним ядром зосередилися щільніші силікати, такі як силікати магнію і частково заліза, формуючі мантію Землі.

З цією початковою фазою розвитку Землі був пов'язаний перший і в той же час найграндіозніший прояв вулканізму, який пізніше ніколи більше в такій формі не виявлявся. Цей вулканізм, можливо, мав місце ще в той час, коли в надрах Землі тільки починалися процеси плавлення, що ведуть до формування її ядра і із все зростаючою силою захоплюючи її зовнішні частини. Через розриви ще не диференційованої "протокори" могли відбуватися перші газові виверження, а в окремих місцях, можливо, і підйом розплавів.

Тепло земних надр недостатньо ефективно проникало назовні, Земля була ще позбавлена захисного шару атмосфери, і на поверхні панували низькі температури світового простору. Спочатку це могло призвести до швидкої конденсації газів, що виділяються, утворюючих льодисті опади, а також до швидкого охолоджування лав, що виливалися. Проте у міру переміщення зони плавлення вгору зовнішні частини Землі також стали набувати пластичності. Через незліченні тріщини протокори, що стає все тонше, зі все зростаючою силою відбувалася дегазація.

Земля "закуталася" щільними хмарами пари і газів. Назовні виливалися вогняні розплави з утворенням лавових озер, доки зовнішні області Землі не стали розплавленими. Поверхня Землі була величезним лавовим морем із плаваючими на ньому обривками і брилами застиглої кори, які існували короткий час, потім знищувалися і знову виникали у іншому місці; нарешті в внаслідок значного теплового випромінювання температура земної поверхні знизилася настільки, що стало можливим формування поки що тонкої, але вже постійної кори. Спочатку вона була, слабкодиференційованою і мала базальтовий склад.

Догеологічний етап. Спочатку атмосфера була безкисневою, вона втрачала гелій і водень за рахунок відділення їх в світовий простір. Розвиток органічного життя спричинив появу кисню, концентрація якого поволі підвищувалася. Коли температура земної кори стала нижче за точку кипіння води, остання стала займати певні простори на Землі - виникли перші озерні і морські басейни. З'явилася можливість розмиву і перевідкладення матеріалу, тобто почали формуватися осадкові породи. Таким чином, догеологічний етап розвитку Землі, інколи званий Місячним, тривав порівняно недовго - від утворення першої земної кори до появи гідросфери.

Архейський етап. З поширенням процесу розплавлення на зовнішні зони Прото-Землі дегазація стала посилюватися. Врешті-решт молода Земля була оточена щільною оболонкою парів і газів - праатмосферою яка суттєво відрізнялася від сучасної атмосфери не тільки температурою і тиском, а ще й хімічним складом. У неї входили такі ж гази, які виділяються діючими вулканами сучасної геологічної епохи. Вона складалася, очевидно, із двоокису вуглецю, азоту, водяної пари, різних вуглеводнів (наприклад, метану), аміаку, синильної кислоти, сірководню, хлористого водню і інших газоподібних сполук, а також благородних газів.

Ця праатмосфера володіла відповідно відновними властивостями. Хмари гарячого газу, очевидно, повністю обкутували Землю протягом тривалого часу, і віддалений спостерігач так само не зміг би розгледіти її поверхню, як і ми - поверхню Венери.

Процес застигання і охолоджування земної кори близько 4 млрд. років тому просунувся настільки, що поступово була досягнута і врешті-решт пройдена точка кипіння води-100 С. Тоді розпочалося осадження водяної пари з праатмосфери у вигляді дощів, які перший час насилу досягали поверхні Землі внаслідок її все ще високої температури і тут же знову випаровувалися; однак, після того, як поверхня виявилася здатною приймати воду, опади стали випадати з великою силою і у величезних кількостях, при цьому вода просочувала висохлу поверхню і заповнювала пониження. Почалося формування водної оболонки Землі - гідросфери, виникли перші моря.

Ця рання фаза розвитку Землі до утворення гідросфери характеризувалася, отже, винятковим пануванням ендогенних, вулканічних, процесів. Екзогенні процеси, такі, як вивітрювання, знос і осадоутворення, ще не брали в цьому участі - за одним лише виключенням: молода земна (кора випробовувала ще один приплив речовини, хоч і менш інтенсивний; мається на увазі тривале "бомбардування" метеоритами, що зумовило розпушування стародавньої кори і перекриття її відповідним шаром щебеня і пилу. Наслідком цього з'явилося в свою чергу те, що одночасно з випаданням опадів, з праатмосфери, змогли відбуватися процеси сильного змиву, перенесення і відкладення матеріалу, тобто стали формуватися перші осадові породи.

Атмосфера Землі до кінця докембрію містила всього 1% кисню. Збагачення киснем і спад двоокису вуглецю пішли швидше після того, як в силурі перші рослини почали заселяти сушу. Формування атмосфери, що складається з азоту і кисню, з'явилося в свою чергу передумовою заселення суші в девоні першими земноводними організмами. Х. Раст, відомий вулканолог, говорив: "Вулканізму, що знищив безліч життів, ми зобов'язані - як це не парадоксально! - виникненням життя на Землі взагалі" (4, с. 204).

Ранньопротерозойський етап. Важливою особливістю ранньопротерозойської історії являється зниження загального теплового потоку і температури на поверхні Землі в порівнянні з археєм, що в цілому привело до збільшення стабільності, жорсткості окремих великих ділянок континентальної земної кори, що вже сформувалася.

До кінця раннього протерозою неодноразові прояви складчастих, метаморфічних процесів, гранітизації спаяли воєдино розрізнені до цього раніше консолідовані архейські блоки в єдине ціле. Різко впала тектонічна активність, знизився тепловий потік і наступив спокійніший, власне платформений етап розвитку.

Еволюція органічного життя в післеархейський час на протязі майже 1 млрд. років йшла дуже повільно. Протягом раннього протерозою, як і в археї, були розвинені переважно прокаріотичні організми - синьо-зелені водорості, сліди життєдіяльності яких у вигляді строматолитів відомі в породах нижнього і особливо верхнього протерозою багатьох районів світу. На рубежі 2 млрд. років, у середині раннього протерозою, рівень кисню в атмосфері, очевидно, наблизився до сучасного, і не останню роль в цьому відношенні зіграв розквіт прокариотичних водоростей, які завдяки фотосинтезу виділяли вільний кисень.

Таким чином, геологічні обстановки в раннєпротерозойський час були значно різноманітніші, ніж в архейський. До кінця раннього протерозою відокремився гігантський материк, що складався з цілого ряду континентальних масивів - прообразів майбутніх материків - Пангея-1 і оточений простором з корою океанського типа. Багато вчених вважають, що "…якщо існувала гігантська Пангея-1, то повинна була існувати не менш грандіозна океанська западина - далекий прообраз Тихого океану" (1, с. 402).

Пізньопротерозойський етап. На рубежі раннього і пізнього протерозою (1,7-1,6 млрд. років) в розвитку Землі відбуваються суттєві зміни, і вона вступає в такий історико-геологічний етап, який вже тісно пов'язаний з подальшими етапами молодшої фанерозойської історії.

У пізньопротерозойський час, після остаточного становлення фундаменту стародавніх платформ, на них починає формуватися теперішній платформений (плитковий) чохол. У пізньому протерозої відбувається формування найбільших рухомих геосинклинальних поясів земної кулі - Середземноморського, Урало-Охотського, Північно-Атлантичного, Тихоокеанського і інших, структур, що є другим типом, існували протягом всього фанерозою. Між типовими стійкими платформами і рухомими поясами у ряді місць спостерігаються області перехідного типа, що володіють більшою тектонічною мобільністю, ніж платформи, але меншої в порівнянні з рухомими поясами. Таким чином, розпочався розпад гігантського материка Пангеї-1.

Палеозойська ера

Палеозойська ера, що має тривалість в 340 млн. років, охоплює більше половини фанерозою. Протягом палеозойської ери на земній кулі відбувалися надзвичайно важливі і різноманітні геологічні події. Саме в цей час співіснування рухомих (геосинклінальних) і стабільних - платформених областей визначало головні тенденції геологічної еволюції земної кулі. Слід враховувати, що найголовніші платформи у той час могли знаходитися зовсім в інших місцях, ніж в даний час. Так само і рухомі пояси займали інші простори і володіли іншою конфігурацією, ніж ті складчасті пояси, які ми зараз бачимо. Подібні висновки із неминучістю виходять з палеокліматичних і палеогеологічних реконструкцій.

Палеозойська ера розвитку Землі підрозділяється на два крупні етапи: раннєпалеозойський, що почався ще в пізньому рифеї і венді і що закінчився в силурійському періоді, і пізньопалеозойський, що включав девонський, кам'яновугільний і пермський періоди. Кожний з них в рухомих поясах завершувався складчастістю - каледонською і герцинською відповідно, в результаті яких були сформовані протяжні гірничо-складчасті області і системи, до стабільних платформ і що "спаялися" з ними.

Ранній палеозой. Палеомагнітні, палеокліматичні, палеонтологічні і палеогеологічні дані свідчать про те, що в ранньому палеозої існував суперматерик Гондвана, в який входили Африка, Антарктида, Південна Америка і Австралія. Цьому величезному континентальному масиву протистояли північні материки, розділені океанськими басейнами.

Материки були невеликі і приблизно відповідали стародавнім епіархейськім і епіранньопротерозойськім платформам Китайської, Північноамериканської, Сибірської, Східноєвропейської. Між ними розташовувалися Палеоазіатський і Палеоатлантичний океани, на місці яких в палеозої існували рухомі пояси.

Всі древні платформи, що не входили до складу Гондванського континенту, - Східноєвропейська, Північноамериканська, Сибірська і Китайська в ранньому палеозої відчували занурення, внаслідок яких морські трансгресії широко поширилися в їх межі і платформи були затоплені мілководними, епіконтинентальними морями, в яких накопичувалися переважно карбонатні опади, місцями лагунні відклади - мергелі, гіпс, кам'яні солі. В той же час древні платформи Гондвани в ранньому палеозої були підведені і лише місцями їх крайові зони піддавалися слабкому опусканню.

З девону чітко виявлялася тенденція замикання океанських басейнів, що намітилася наприкінці раннього палеозою, що привело суттєвих змін в структурному плані основних рухомих (геосинклінальних) поясів. Вони значно ускладнилися, багато їх зон замкнулися. Інші, навпаки, випробували розсовування, розширення, процес формування різноманітних осадково-вулканогенних товщ порід не припинявся, і там відсутні сліди каледонської складчастості.

Пізній палеозой. Підняття кінця силуру - початку девону охопили великі простори на земній кулі, що дозволяє називати часовий інтервал геократичним, тобто епохою розвитку переважно континентальних обстановок, які до того ж сприяли висушенню клімату і виникненню аридних умов. Гірські системи, що руйнуються, поставляли уламковий матеріал - грубі моласи в міжгірські западини. Знаменитим представником таких червонокольорових молас являється "стародавній червоний пісковик" девонського віку, поширений в каледонідах Європи.

Мезозойська і кайнозойська ери

Найважливішою подією цього часу є розпад суперконтиненту Пангеї-2 і формування сучасного структурного плану земної кори.

Розколювання Пангеї-2 почалося в середньому тріасі, і Неотетіс, який був успадкований від океану Палеотетіс, розділив Лавразію і Гондвану. З ранньої юри Середземноморський пояс вступив в альпійський етап розвитку, причому частина герцинських складчастих споруджень, що сформувалися в пізньому палеозої, знову піддалася роздробленню і опусканню. Подальші події були пов'язані з поступовим розпадом Гондвани і відокремленням материків один від одного. На початку кайнозойської ери Австралія останньою відокремилася від Антарктиди.

Після замикання Прото-Атлантичного океану (океану Япетус) в середньому карбоні в течію приблизно 140 млн. років Лавразія і Гондвана були сполучені разом, поки в ранньоюрський період не виникла система рифтів, уздовж якої розпочалось утворення вже сучасного Атлантичного океану. У середині ранньої юри розкрилася Центральна Атлантика і в цей же час відбувалося розкриття океану Тетіс. На початку ранньої крейди утворилася Південна Атлантика, Північна Атлантика, Атлантичний океан к цьому часу вже був близький до сучасного.

У пізній юрі став формуватися Північний Льодовитий океан, причому його розкриття йшло від Північної Америки до Євразії і наявність серединно-океанського хребта Гакеля і смугових магнітних аномалій свідчить про спредінг як провідний механізм.

Розпад Гондвани привів до утворення сучасного Індійського океану. З пізньої юри з’являється Індійський океан, про що свідчать глибоководні свердловини, що розкрили верхньоюрські опади, що залягають на базальтовій океанській корі.

Тихий океан в мезозої і кайнозої розвивався складно і багато моментів його історії, навіть не настільки віддаленої від наших днів, не можуть бути вирішені однозначно. Судячи з лінійних магнітних аномалій, було висловлене припущення про виникнення в ранній юрі трьох літосферних плит: Кула, Фараллон і Фенікс, і в місці їх потрійного зчленування в юрський час утворилася ще одна Тихоокеанська плита, яка в подальшій історії швидко розширювалася.

Надалі відбувалася взаємодія цих плит, їх переміщення, занурення океанської кори в зонах субдукції, що викликало інтенсивний вапняно-лужний вулканізм острівних дуг. Протягом пізньої крейди Тихоокеанська плита, і плита Кула зміщувалися на північ. Океанська кора останньої поглиналася в зоні Алеутської острівної дуги, яка відособила западину Берингова моря від Тихого океану. Таке ж поглинання океанської кори в зонах субдукції відбувалося в смузі активної околиці Південно-Східної Азії, де сформувалися острівні дуги і околичні моря типу Філіппінського

У кайнозойську еру важливе значення набуло Східно-Тихоокеанське підняття з віссю спредінгу на вершині, а плита Фараллон, розташована на схід від цієї осі, стала поглинатися і роздроблялася на плити Кокосову і Наська. На початку неогенового періоду острівні дуги і околичні моря по західній периферії Тихого океану були сформовані приблизно в сучасному вигляді. Швидкість переміщення плит в межах Тихого океану мінялася, і у момент її збільшення вулканізм в острівних дугах ставав енергійнішим.

З переміщенням літосферних плит був пов'язаний розвиток Середземноморського і Тихоокеанського рухомих поясів. Зіткнення Євразії з Африкано-аравійською плитою в олігоцені привело до закриття океану Тетіс, утворенню альпійських гірничо-складчастих споруд і передових прогинів, що сформувалися перед їх фронтом, там, де гірничо-складчасті ланцюги межували із древніми плитами. У всіх прогинах зосереджені родовища нафти і газу, нерідко калійних і кам'яних солей.

Складчасті споруди, як правило, насунені на передові прогини із утворенням надвиго-покривної структури. Самі альпійські складчасті системи сильно стислі і в багатьох місцях океанська кора опинилася обдуційованою на континентальну, наприклад, в районі Омана на сході Аравійського півострова.

Прогнози руху тектонічних плит в майбутньому. Пангея Ультіма

Американський вчений Хрістофер Скотезе спробував спрогнозувати подальший рух тектонічних плит при умові, що сучасна їх динаміка збережеться. Сам Х. Скотезе про свої прогнози говорить: "Ми не можемо знати майбутнє напевно, але можемо лише спрогнозувати, куди рухатимуться літосферні плити, і ми не знаємо, що де опиниться".

Свої дані Скотезе засновував на таких дослідженнях:

  • Вивчення історії переміщення плит показало, що з періодом 500-600 мільйонів років блоки континентальної кори збираються в єдиний суперконтинент.
  • Екстраполюючи дані рухи континентів можна розрахувати, коли вони зіткнуться один з одним.

Прогноз Скотезе. Атлантичний і Індійський океани розширюватимуться до тих пір, поки на їх краях не виникнуть зони субдукції, і континенти почнуть стулятися. Більшість континентів і мікроконтинентів пристануть до Євразії.

Через 50 мільйонів років Північноамериканський континент обернеться проти годинникової стрілки і Аляска опиниться в субтропічному поясі. Євразія продовжить обертання за годинниковою стрілкою, і Британські острови опиняться в районі Північного Полюса, тоді як Сибір буде в субтропіках. Середземне море стулиться, і на його місці утворюються гори, порівнянні по висоті з Гімалаями.

Через 200 мільйонів років всі континенти знову зіткнутися. Пангея Ультіма буде на 90 відсотків покрита пустелями. На північному заході і південному сході континенту знаходитимуться великі гірські ланцюги.

Висновки. В роботі були розглянуто історію розвитку планети Земля на основі теорії мобілізму. Таким чином, дослідження вулканізму необхідно тому, що:

  • Вулканізм відображає еволюцію Землі протягом її геологічної історії. Безповоротність розвитку Землі виражається в зникненні або різкому зменшенні об'ємів одних типів порід (наприклад, коматитів) разом із появою або збільшенням об'ємів інших (наприклад, лужних порід). Загальна тенденція еволюції свідчить про поступове затухання глибинної (ендогенної) активності Землі і збільшення процесів переробки континентальної кори при магмоутворенні.
  • Вулканізм - індикатор геодинамічних обстановок розтягування і переважаючого стиснення, що існує на Землі. Типоморфним для перших є мантійній вулканізм, для інших - мантійно-коровий і коровий.
  • Вулканізм відображає наявність циклічності на фоні загального незворотного розвитку Землі. Циклічність визначає повторюваність формаційних рядів в одній окремо взятій і в різночасних, але однотипних геологічних структурах.
  • Еволюція вулканізму в геоструктурах Землі є індикатором формування земної кори і її руйнування (деструкції). Ці два процеси безперервно перетворять земну кору, здійснюючи обмін речовиною між твердими оболонками Землі - корою і мантією.

Література

  1. Короновский Н. В., Якушова А. Ф. Основы Геологии: Учебное издание – М.: Высшая школа, 1991. – 562с., ил.
  2. Леонов Г. П. Историческая геология. – М.: Изд-во МГУ, 1956. С ил., с. 364.
  3. Леонов Г. П. Историческая геология. Палеозой. – М.: Изд-во МГУ, 1985. С ил., с. 381.
  4. Раст Х. Вулканы и вулканизм: Пер. с нем. – М.: Мир, 1982. – 344с., ил.
  5. Сорохтин О. Г., Ушаков С. А. Глобальная эволюция Земли. – М.: Изд-во МГУ. 1991. – 446 с.: ил.
  6. Стецюк В. В., Ковальчук І. П. Основи геоморфології: Навч. посіб. /За ред. О. М. Маринина. – К.: Вища шк.., 2005. – 495 с.: іл.
  7. Фролова Т. И. Вулканизм и его роль в эволюции нашей планеты. // Соросовский Образовательный Журнал, №2, 1996, стр. 74-81.


22.11.2011

Провідні компанії та навчальні заклади Пропозиції здобуття освіти від провідних навчальних закладів України та закордону. Тільки найкращі вищі навчальні заклади, компанії, освітні курси, школи, агенції.

Щоб отримувати всі публікації
від сайту «Osvita.ua»
у Facebook — натисніть «Подобається»

Osvita.ua

Дякую,
не показуйте мені це!