Зміна рельєфу Землі
З самого початку обговорення проблеми формування земної кулі саме гори бентежили вчених. Бо якщо припустити, що спершу Земля була вогненним, розплавленим кулею, то її поверхня після остигання мала б залишитися більш-менш гладкою ... Ну, може бути, злегка шорсткою. А звідки ж з'явилися високі гірські хребти і найглибші западини в океанах?
У XIX столітті панівною ідеєю стало уявлення про те, що час від часу з якихось причин розпечена магма зсередини нападом йде на кам'яну оболонку і тоді в ній спучуються гори і піднімаються хребти. Піднімаються? Але чому тоді на поверхні так багато районів, де хребти йдуть паралельними складками один біля іншого? При спученні кожна гірська область повинна була б мати форму купола або міхура ... Пояснити виникнення складчастих гір дією вертикальних сил, що йдуть із надр, не вдавалося. Складки вимагали горизонтальних зусиль.
А тепер візьміть яблуко в руку. Нехай це буде невелике, злегка прив'ялі яблучко. Здавіть його в руках. Дивіться, як зморщилася шкірка, як покрилася вона дрібними складочками. А уявіть собі, що яблучко розміром із Землю. Складочки виростуть і перетворяться на височенні гірські хребти ... Які ж сили могли б так здавити землю, щоб вона покрилася складками?
Ви ж знаєте, що кожне розпечене тіло при охолодженні стискається. Може бути, цей механізм годиться і для пояснення складчастих гір на земній кулі? Уявіть собі - розплавлена Земля охолола і покрилася кіркою. Кірка або кора, як кам'яне плаття, виявилася «зшитою» на певний розмір. Але планета-то остигає далі. А раз остигає, то й стискається. Не дивно, що з часом кам'яна сорочка виявилася велика, стала м'ятися, йти складками.
Такий процес запропонував для пояснення формування поверхні Землі французький вчений Елі де Бомон. Він назвав свою гіпотезу контракционной від слова «контракція», що в перекладі з латині як раз і позначало - стиснення. Один швейцарський геолог спробував обчислити, якими виявилися б розміри земної кулі, якщо розгладити всі складчасті гори. Вийшла досить вражаюча величина. Радіус нашої планети при цьому збільшився б чи не на шістдесят кілометрів!
Нова гіпотеза набула безліч прихильників. Найвідоміші вчені підтримали її. Вони поглиблювали і розробляли окремі розділи, перетворюючи припущення французького геолога в єдину науку про розвиток, рух і деформації земної кори. У 1860 році цю науку, що стала найважливішим розділом комплексу наук про Землю, запропонували назвати геотектоніки. Станемо і ми далі називати цей важливий розділ так само.
Гіпотеза контракції або стиснення Землі і зморщування її кори особливо зміцнилася, коли в Альпах і Аппалачах відкрили великі «насуви». Цим терміном позначають геологи розриви в залягають гірських породах, коли одні з них як би насунені на інші. Фахівці тріумфували, нова гіпотеза пояснювала все!
Правда, виникало маленьке питання: а чому гори-складки розташовувалися не по всій поверхні землі рівномірно, як на суха, всохлі яблуці, а збиралися в гірські пояси? І чому ці пояси розташовувалися тільки по певних паралелей і меридіанах? Питаннячко дріб'язковий, але підступний. Тому що на нього відповісти контракціонное гіпотеза ніяк не могла.
Глибокі коріння гір
Приблизно в середині XIX століття, а точніше в 1855 році англійський учений Д. Пратт вів геодезичні роботи на території «перлини британської корони», тобто в Індії. Він працював поблизу Гімалаїв. Кожен день, прокидаючись уранці, англієць милувався величним видовищем грандіозного гірського району і мимоволі замислювався: скільки ж може важити цей колосальний гірський масив? Його маса повинна неодмінно мати помітною силою тяжіння. Як би це дізнатися? Стоп, але якщо це так, то значна маса повинна відхиляти легкий грузик на нитці від вертикалі. Вертикаль - це напрям сили тяжіння Землі, а відхилення - напрям сили тяжіння Гімалаїв ...
Пратт тут же прикинув загальну масу гірського масиву. Вийшла справді порядна величина. По ній, користуючись законом Ньютона, він обчислив очікуване відхилення. Потім неподалік від схилів гір підвісив грузик на нитці і з допомогою астрономічних спостережень виміряв його справжнє відхилення. Яке ж було розчарування вченого, коли при порівнянні результатів виявилось, що теорія відрізняється від практики більш ніж у п'ять разів. Обчислений кут опинявся більше виміряного.
Пратт ніяк не міг второпати, в чому ж полягає його помилка. Він звернувся до гіпотези, висунутої колись ще Леонардо да Вінчі. Великий італійський вчений і інженер припустив, що земна кора і розплавлений підкорковий шар - мантія майже всюди знаходяться в рівновазі. Тобто блоки кори плавають на важкому розплаві, як крижини на воді. А так як при цьому частина «крижин»-блоків занурена в розплав, то в цілому блоки виявляються легше, ніж приймаються при розрахунку. Адже хто не знає, що в айсберга лише менша частина виступає над водою, а велика - занурена ...
Співвітчизник Пратта Дж. Ері додав до його міркувань свої міркування. «Щільність гірських порід приблизно однакова, - говорив він. - Але більш високі й потужні гори стоять, глибше занурившись у мантію. Менш високі гори сидять дрібніше ». Виходило, що гори як би мають коріння. Причому коренева частина виявлялася складеної з менш щільних порід, у порівнянні з щільністю мантії.
Хороша вийшла гіпотеза. Довгий час користувалися нею вчені при вимірах сили ваги в різних районах Землі. До того часу, поки не полетіли над планетою штучні супутники Землі - найвірніші покажчики та реєстратори поля тяжіння. Але про них ще мова попереду.
В кінці минулого століття американський геолог Даттон висловив думку про те, що найбільш високі й потужні блоки земної кори розмиваються дощами і поточними водами сильніше низьких, а отже, вони повинні ставати легше і поступово «спливати». Тим часом на більш легкі і низькі блоки наносяться опади з вершин більш високих сусідів, і вони важчають. А раз важчають, то й поринають. Чи не є цей процес однієї з можливих причин землетрусів в горах і нових горотворення? ..
Дуже багато цікавих гіпотез висунули вчені кінця минулого століття. Але чи не найбільшою плідної з них було створення вчення про геосинкліналях і платформах.
Геосінкліналямі фахівці називають досить великі витягнуті в довжину ділянки земної кори, де особливо часто спостерігаються землетруси і виверження вулканів. Рельєф в цих місцях зазвичай такий, що, як мовиться, «сам чорт ногу зломить» - складка на складці.
Ще в 1859 році американський геолог Дж. Холл помітив, що в гірничо-складчастих областях опади набагато товщі, ніж у тих місцях, де породи залягають спокійними горизонтальними пластами. Чому так? Може бути, під вагою накопичилися тут опадів, змитих з сусідніх гір, кора землі прогнулася? ..
Висунуте припущення сподобалося. І кілька років по тому колега Холла Джеймс Дана розвинув погляди свого попередника. Він назвав подовжені прогини кори, викликані бічним стисненням (тоді вже панувала гіпотеза контракції), геосінкліналямі. Складний термін походить з об'єднання трьох грецьких слів: «ге» - земля, «син» - разом і «клино» - нахиляти.
Джеймс Дана уявляв собі цей процес наступним чином: спочатку стисла область прогинається. Потім шари мнуть і спучуються у вигляді гірських складок.
Далеко не всі геологи відразу погодилися з думкою американського фахівця. Пропонувалися і інші картини розвитку геосинкліналей. Суперечка про них до наших днів не вщухає вже більше ста років. Одні вважають, що розігріте підкіркове речовина поділяється на важкі та легкі фракції. Важкі «тонуть», видавлюючи догори легші. Вони піднімаються, «спливають» і розпорюють, розривають літосферу. Тоді уламки важких плит зісковзують і мнуть осадові шари ...
Інші пропонують інший механізм. Вони вважають, що в розпеченому підкірковому речовині Землі існують повільні течії. Вони затягують, мнуть осадові породи. А опинившись у глибині, ці породи переплавляються під дією тисків і високих температур.
Є й інші концепції. Згідно з однією з них, наприклад, геосинклінальні складки виникають по краях континентальних платформ, що плавають, як крижини в океані, по пластичному підкіркової речовини. На жаль, поки що жодне з існуючих на цей рахунок пропозицій повністю не задовольняє спостерігаються в природі закономірностям. І тому суперечка, мабуть, далекий від свого завершення.
Видатний російський і радянський геолог, громадський діяч Олександр Петрович Карпінський народився в 1846 році, в селищі Тур'їнські рудники в Верхотурського повіті на Уралі. Нині це місто, яке носить його ім'я. Батько його був сурми / і інженером, і тому не дивно, що молода людина по закінченні гімназії вступив до прославлений Петербурзький гірничий інститут.
У тридцять один рік Олександр Петрович став професором геології. А через дев'ять років його обрали членом імператорської Академії наук.
Він досліджує будову і корисні копалини Уралу і складає зведені геологічні карти європейської частини Росії. Починаючи з петрографії - науки про склад і походження гірських порід, Карпінський стосується всіх буквально розділів науки про Землю і скрізь залишає помітний слід. Він досліджує викопні організми. Пише видатні роботи з тектоніці і про геологічне минуле землі - по палеогеографії.
Вчення про геосинкліналях, незважаючи на прогресивні ідеї в його основі, зазнавало на першому етапі безліч труднощів. І в цей час Олександр Петрович впритул зайнявся вивченням «спокійних областей» земної поверхні. Згодом вони-то і отримали назву «платформ». У цих роботах Карпінський узагальнив величезний матеріал з геології Росії, накопичений поколіннями російських геологів. Він показав, як змінювалися обриси стародавніх морів, заливали ці області в різний час. І вивів два роди «хвилеподібно-коливальних рухів» земної кори. Один, більш грандіозний, утворює океанічні западини і материкові підняття. Інший, не настільки величний за масштабами, забезпечує появу западин і опуклостей в межах самої платформи. Так, наприклад, місцеві коливання Руської платформи, на думку Карпінського, відбувалися паралельно Уральському хребту в меридіональному напрямку і паралельно Кавказу - по паралелях.
Після робіт Олександра Петровича Карпінського стало ясно, що платформи - це зовсім не нерухомі і незмінні ділянки земної поверхні. Вони розвиваються і змінюються з часом. До країв платформ час від часу приєднуються гірські області, які, застигаючи, збільшують їх загальну площу. Таким чином, розвиток платформ виявлялося тісним чином зв'язаним з утворенням геосинкліналей і підкреслювало розвиток всієї Землі.
Свої висновки Олександр Петрович засновував на принципах контрекціонной гіпотези, вважаючи її «найщасливішим науковим здобуттям». І хоча результати подальших досліджень все ясніше доводили неспроможність цієї гіпотези, теорія геосинкліналей і платформ продовжувала розвиватися незалежно, стаючи одним з найважливіших положень геотектоніки.
Розширення на зміну стиску
Мабуть, саме нові уявлення про спочатку холодної Землі поховали гіпотезу контракції. З'явилися нові ідеї. Одна з них полягала в тому, що наша планета утворилася з більш щільного речовини, у порівнянні з існуючими гірськими породами. І утворився земна куля була спочатку ледь не вдвічі менше теперішнього. На такому щільному космічному тілі не було ніяких особливих западин і опуклостей - суцільна, досить рівна оболонка. Але поступово, розігріваючи, початковий планетний ком став «розпухати». Поверхня його розтріскувалася. Стали утворюватися окремі брили континентів, розділені глибокими западинами океанів.
Однак у нової гіпотези теж було чимало вразливих місць. Причому одним з них знову-таки були складчасті гори. Адже складки могли з'явитися тільки при стисканні.
Щоб справитися з таким протиріччям, фахівці прийшли до думки, що періоди розширення могли змінюватимуться періодами стиснення. З'явилася ще одна «пульсаційної гіпотеза». Її і сьогодні підтримує ряд вчених, вважаючи, що саме в поперемінному скорочення і розширенні земного радіуса можуть полягати причини переміщення материків. Адже епохи складчастості в історії нашої планети теж слідували один за одним.
Не дуже зрозумілі причини таких пульсацій. Російський учений академік М. А. Усов пов'язує їх з космічними факторами - з притяганням Місяця і Сонця, з впливом інших планет. Інший вчений академік В. О. Обручов вважав однією з можливих причин розширення Землі перехід магми з твердого стану в рідкий. При цьому багато тепла йде з надр. Земля охолоджується, а отже, і сильно стискується.
Гіпотеза пульсації має досить багато прихильників серед сучасних вчених. Вони виміряли гірські тиску в різних точках нашої планети і зробили висновок про те, що в даний момент Земля переживає період стиснення. Якщо це так, то кількість землетрусів має рости ...
Я навів кілька прикладів для того, щоб ви зрозуміли - питання розвитку нашої планети дуже складні. Люди вже давно намагаються проникнути в таємницю геологічної історії Землі, але і до цього дня єдиної думки з усіх питань у вчених немає.
Критичні зони планети
Вчені бачили, що різні зони земної кулі, його гірські системи, низовини приурочені до певних поясів. А чому не по всій поверхні рівномірно?
Ось, наприклад, Олександр Петрович Карпінський зазначив гірські пояси, що йдуть у меридіональному напрямку. А в той же час Олександр Іванович Воєйков - видатний географ і кліматолог, а також російська геодезист і географ Олексій Андрійович Тілло призвели дуже переконливі аргументи на користь широтного розташування гірських систем.
Чому ж все-таки особливі зони виникають не повсюдно, а тільки в якихось критичних областях?
З початку нашого століття математики і геофізики все більше уваги приділяють обертанню Землі і його впливу на будову оболонки планети. Вчені будують моделі і розраховують їх, з'ясовуючи, як повинні розподілятися напруги в сферичному шарі такої моделі (в земній корі) в умовах її стискування ...
Астрономи давно помітили, що хід обертання Землі поступово сповільнюється. Нашу планету гальмує в основному приливне тертя в її корі, що виникає через тяжіння Сонця і Місяця. При цьому поступово зменшуються сили полярного стискання планети. А значить, у високих широтах літосфера й гідросфера будуть потроху підніматися, а в низьких широтах біля екватора - опускатися. При подібному процесі прикордонними смугами, котрі відчувають особливо сильні напруги, на думку вчених, є семидесятих паралель, шістдесят друга і тридцять п'ятий, а також екватор. Саме в цих поясах розташовуються зони - тектонічних порушень. На суші - це гірські райони, глибокі прірви і вулкани. На море - «ревучі сорокові» та інші райони незліченних небезпечних пригод, не раз і не два закінчувалися трагічно.
А подивіться на довжелезний хребет Кордильєр Північної та Південної Америки, на Аппалачі, на Уральський хребет ...
Знайдіть на карті Західно-Сибірську рівнину, яка переходить в низовину Тургайского прогину і в Туранська низовина.
Погляньте, як йде система рифтових прогинів, що перетинають з півночі на південь східну частину Африки ...
Всі вони орієнтовані по меридіанах або близько до них. Радянський учений Г. Н. Каттерфельд вважає критичними зонами меридіонального напрямку пояси, розташовані між 105 - 75 °, 60 - 120 ° і 150 - 30 °.
Ці критичні зони дуже важливо знати дослідникам Землі. Вони мають дуже велике не тільки теоретичне, але й практичне значення. Тому що саме в них спостерігається посилена магматична активність підкоркового речовини. І разом з магмою по тріщинах і розломах у верхні зони кори піднімаються рудні елементи, які створюють родовища різних металів. Наприклад, вже сьогодні геологам добре відомий Тихоокеанський рудний пояс з великими родовищами олова, срібла та інших металів. Цей пояс величезним кільцем охоплює найбільший океан землі. Відомий і Середземноморський рудний пояс, який зберігає в собі мідь і свинцево-цинкові руди. Від Атлантичного узбережжя Південної Європи та Північної Африки тягнеться він через Кавказ, Тянь-Шань до самих Гімалаїв ...
Але що ж є джерелом колосальної енергії, за рахунок якої здійснюються грандіозні тектонічні процеси в земній корі? З цього приводу і в наш час не затихають гарячі дискусії. Одні вважають тектоніку властивістю взагалі властивим саморозвитку будь-якої планети. Джерелом її сил вони бачать внутрішнє тепло Землі. Інші віддають перевагу космічним факторам: взаємодії Землі з Сонцем, з Місяцем, зміни сонячної активності, навіть положенню Сонячної системи відносно центру Галактики ...
Єдиного погляду і єдиної думки немає! Може бути, пройде кілька років і з'явиться нова гіпотеза, що об'єднує причини всепланетного розвитку на підставі нових факторів, здобутих вже не тільки на поверхні Землі, а й на інших планетах.
«Бомба» професора Вегенера
Ви ніколи не замислювалися, глянувши на глобус або географічну карту світу, чому східний берег Південної Америки і західне узбережжя Африки так дивно схожі? .. Придивіться-но уважніше. Картина виходить вражаюча. Повне враження, що колись ці окремі шматки суші становили єдину величезну наліпку на земній кулі, один гігантський праматериків.
Між іншим, першим це подібність відзначив ще в 1620 році вже відомий нам Бекон, як тільки встигли вийти більш-менш правдоподібні карти з Новим та Старим Світом. А сорок років тому французький абат Ф. Плас стверджував, що «до всесвітнього потопу» обидві частини світу були міцно-міцно з'єднані один з одним. Правда, про причину їх роз'єднання поважний патер не поширювався. Але саме з цього моменту, при бажанні, можна починати історію розвитку гіпотези про рух материків, або гіпотези «мобілізма», як її називають у науці.
По-справжньому мобілізма пов'язаний з ім'ям Альфреда Вегенера, який відродив забуті припущення Бекона і Пласа, поставивши їх на «наукові ноги». Загалом-то, думка про рух материків виникла у Вегенера випадково. Він розглядав карту світу і так само, як і ми з вами, здивувався подібністю берегів континентів.
Ким був професор Вегенер? Він закінчив університет за спеціальністю астронома. Але це була, за його висловом, «занадто сидяча робота» для його темпераменту. Навчившись керувати аеростатом, він разом з братом зайнявся дослідженнями атмосфери і захопився метеорологією. Через кілька років він відправився до Гренландії, щоб вести метеорологічні спостереження в умовах її суворого клімату.
Коли основоположник кліматології член-кореспондент Петербурзької Академії наук Олександр Іванович Воєйков прочитав книжку молодого Вегенера «Термодинаміка атмосфери», він вигукнув: «Зійшла нова зірка в метеорології!»
І раптом - Вегенер і будова і еволюція Землі?
Як і інші його сучасники, Вегенер уявляв собі землю, що сталася з величезної краплі розплавленого речовини. Вона поступово остигає, покривалася кіркою, яка лежала на важкій і рідкої базальтової масі.
Ще прямуючи до Гренландії, вчений не раз звертав увагу на могутні крижини, велично пливуть по захололої воді. Може бути, цей образ і навіяв йому подання про розпливаються материках. Ось тільки які сили могли їх рухати? Але ви ж не забули, що за освітою Вегенер був астрономом. І ось у його уяві постає чітка картина, як захоплюється підкорковий шар обертанням Землі, як Місяць збуджує в мантії гігантські приливні хвилі, які зламують неміцну оболонку, і як захоплені приливними течіями шматки кори насуваються і нагромаджуються один на одного, створюючи єдиний праматериків, охрещений ім Пангея .
Багато мільйонів років проіснувала Пангея.
А тим часом під впливом тих же зовнішніх сил у її глибинах всі накопичувалися і накопичувалися напруги. І в один прекрасний момент не витримав праматериків. Побігли по ньому тріщини, і став він розпадатися на частини. Відкололися Америки від Африки і Європи і попливли на захід. Між ними розкрився Атлантичний океан. Відірвалася від Північної Америки Гренландія, а від Африки Індостан. Розкололися Антарктида з Австралією ...
Одного разу опинившись майже випадково на зборах німецького Геологічного товариства, Вегенер не замислюючись виклав свою гіпотезу, що зібралися. Що тут почалося! .. Поважні панове, щойно мирно дрімали на стільцях, не просто прокинулися. Вони прийшли в лють. Вони кричали, що погляди Вегенера помилкові, а ідеї безглузді й навіть смішні. А сам він неграмотний і ... Згадаймо, що в той час в геологічному світі безроздільно панувала контракціонное гіпотеза. Яке ж горизонтальне рух материків можливо при загальному стисненні планети? Ні, земна кора може тільки підніматися і опускатися.
Звичайно ж, повернувшись додому, багато хто з присутніх тут же кинулися до глобуса і картам та вирізають ножицями материки і прикладати один до іншого. Супротивники Вегенера зловтішалися: у більшості випадків берега лише в принципі, дуже неточно збігалися. І це було істотним козирем проти нової гіпотези.
Варто відзначити, що таке приблизне збіг довгі роки було сильним аргументом противників мобілізма - гіпотези руху материків. Вже в наш час, коли реконструкцію Пангеї вирішили провести не по береговій лінії континентів, а по межі материкового схилу, включивши в материки і шельфи, картина вийшла зовсім іншою. У 1965 році вчені скористалися електронною обчислювальною машиною і підібрали таке положення материків, при якому зони розбіжності виявилися пренебрежимо малими. Хіба це не доказ? Але повернемося до Вегенер.
Різка критика не засмутила вченого. Він лише зробив висновок, що для доказу нової ідеї йому потрібно накопичити багато фактів, дуже багато.
У той час вчений працював у Марбурзькому університеті. Читав лекції студентам, обробляв матеріали своєї поїздки до Гренландії і думав. Всі його думки захопила нова ідея. Він шукав сили, здатні зрушити материки з місця, розтягнути їх, шукав шляхи руху континентів.
У кінцевому рахунку Альфреда Вегенера так і не вдалося знайти достатньо доказів для підкріплення своєї гіпотези. Сил тяжіння Місяця і Сонця було явно недостатньо, щоб зрушити з місця брили континентів. Та й уявлення про суцільне розплавленому підкірковому шарі виявилося неспроможним. Стара школа перемогла.
Думка про те, що материки можуть рухатися, було якщо не забуте, то надовго (в розумінні нашого часу - насправді ж зовсім не надовго) зійшло зі сцени. І лише в п'ятдесятих роках XX століття спаплюжена гіпотеза потужно відродилася, поповнилася новими фактами та зайняла провідну роль в сучасній науці про Землю.
Література
1.http: / / geoman.ru/books/item/f00/s00/z0000030/index.shtmlБаландин Р.К. Очима геолога. - М., 1973
2.http: / / geoman.ru/books/item/f00/s00/z0000037/index.shtmlГангнус А.А. Таємниця земних катастроф. - М., 1985
3.Іванов В.Л. Архіпелаг двох морів. - М., 2003
4.Кац Я.Г., Козлов В.В., Макарова Н.В. Геологи вивчають планету. - М., 1984
5. Кузнєцова Л.І. Куди пливуть материки. - М., 1999
6. Малахов А. Цікаво про геології - М., 1989
З самого початку обговорення проблеми формування земної кулі саме гори бентежили вчених. Бо якщо припустити, що спершу Земля була вогненним, розплавленим кулею, то її поверхня після остигання мала б залишитися більш-менш гладкою ... Ну, може бути, злегка шорсткою. А звідки ж з'явилися високі гірські хребти і найглибші западини в океанах?
У XIX столітті панівною ідеєю стало уявлення про те, що час від часу з якихось причин розпечена магма зсередини нападом йде на кам'яну оболонку і тоді в ній спучуються гори і піднімаються хребти. Піднімаються? Але чому тоді на поверхні так багато районів, де хребти йдуть паралельними складками один біля іншого? При спученні кожна гірська область повинна була б мати форму купола або міхура ... Пояснити виникнення складчастих гір дією вертикальних сил, що йдуть із надр, не вдавалося. Складки вимагали горизонтальних зусиль.
А тепер візьміть яблуко в руку. Нехай це буде невелике, злегка прив'ялі яблучко. Здавіть його в руках. Дивіться, як зморщилася шкірка, як покрилася вона дрібними складочками. А уявіть собі, що яблучко розміром із Землю. Складочки виростуть і перетворяться на височенні гірські хребти ... Які ж сили могли б так здавити землю, щоб вона покрилася складками?
Ви ж знаєте, що кожне розпечене тіло при охолодженні стискається. Може бути, цей механізм годиться і для пояснення складчастих гір на земній кулі? Уявіть собі - розплавлена Земля охолола і покрилася кіркою. Кірка або кора, як кам'яне плаття, виявилася «зшитою» на певний розмір. Але планета-то остигає далі. А раз остигає, то й стискається. Не дивно, що з часом кам'яна сорочка виявилася велика, стала м'ятися, йти складками.
Такий процес запропонував для пояснення формування поверхні Землі французький вчений Елі де Бомон. Він назвав свою гіпотезу контракционной від слова «контракція», що в перекладі з латині як раз і позначало - стиснення. Один швейцарський геолог спробував обчислити, якими виявилися б розміри земної кулі, якщо розгладити всі складчасті гори. Вийшла досить вражаюча величина. Радіус нашої планети при цьому збільшився б чи не на шістдесят кілометрів!
Нова гіпотеза набула безліч прихильників. Найвідоміші вчені підтримали її. Вони поглиблювали і розробляли окремі розділи, перетворюючи припущення французького геолога в єдину науку про розвиток, рух і деформації земної кори. У 1860 році цю науку, що стала найважливішим розділом комплексу наук про Землю, запропонували назвати геотектоніки. Станемо і ми далі називати цей важливий розділ так само.
Гіпотеза контракції або стиснення Землі і зморщування її кори особливо зміцнилася, коли в Альпах і Аппалачах відкрили великі «насуви». Цим терміном позначають геологи розриви в залягають гірських породах, коли одні з них як би насунені на інші. Фахівці тріумфували, нова гіпотеза пояснювала все!
Правда, виникало маленьке питання: а чому гори-складки розташовувалися не по всій поверхні землі рівномірно, як на суха, всохлі яблуці, а збиралися в гірські пояси? І чому ці пояси розташовувалися тільки по певних паралелей і меридіанах? Питаннячко дріб'язковий, але підступний. Тому що на нього відповісти контракціонное гіпотеза ніяк не могла.
Глибокі коріння гір
Приблизно в середині XIX століття, а точніше в 1855 році англійський учений Д. Пратт вів геодезичні роботи на території «перлини британської корони», тобто в Індії. Він працював поблизу Гімалаїв. Кожен день, прокидаючись уранці, англієць милувався величним видовищем грандіозного гірського району і мимоволі замислювався: скільки ж може важити цей колосальний гірський масив? Його маса повинна неодмінно мати помітною силою тяжіння. Як би це дізнатися? Стоп, але якщо це так, то значна маса повинна відхиляти легкий грузик на нитці від вертикалі. Вертикаль - це напрям сили тяжіння Землі, а відхилення - напрям сили тяжіння Гімалаїв ...
Пратт тут же прикинув загальну масу гірського масиву. Вийшла справді порядна величина. По ній, користуючись законом Ньютона, він обчислив очікуване відхилення. Потім неподалік від схилів гір підвісив грузик на нитці і з допомогою астрономічних спостережень виміряв його справжнє відхилення. Яке ж було розчарування вченого, коли при порівнянні результатів виявилось, що теорія відрізняється від практики більш ніж у п'ять разів. Обчислений кут опинявся більше виміряного.
Пратт ніяк не міг второпати, в чому ж полягає його помилка. Він звернувся до гіпотези, висунутої колись ще Леонардо да Вінчі. Великий італійський вчений і інженер припустив, що земна кора і розплавлений підкорковий шар - мантія майже всюди знаходяться в рівновазі. Тобто блоки кори плавають на важкому розплаві, як крижини на воді. А так як при цьому частина «крижин»-блоків занурена в розплав, то в цілому блоки виявляються легше, ніж приймаються при розрахунку. Адже хто не знає, що в айсберга лише менша частина виступає над водою, а велика - занурена ...
Співвітчизник Пратта Дж. Ері додав до його міркувань свої міркування. «Щільність гірських порід приблизно однакова, - говорив він. - Але більш високі й потужні гори стоять, глибше занурившись у мантію. Менш високі гори сидять дрібніше ». Виходило, що гори як би мають коріння. Причому коренева частина виявлялася складеної з менш щільних порід, у порівнянні з щільністю мантії.
Хороша вийшла гіпотеза. Довгий час користувалися нею вчені при вимірах сили ваги в різних районах Землі. До того часу, поки не полетіли над планетою штучні супутники Землі - найвірніші покажчики та реєстратори поля тяжіння. Але про них ще мова попереду.
В кінці минулого століття американський геолог Даттон висловив думку про те, що найбільш високі й потужні блоки земної кори розмиваються дощами і поточними водами сильніше низьких, а отже, вони повинні ставати легше і поступово «спливати». Тим часом на більш легкі і низькі блоки наносяться опади з вершин більш високих сусідів, і вони важчають. А раз важчають, то й поринають. Чи не є цей процес однієї з можливих причин землетрусів в горах і нових горотворення? ..
Дуже багато цікавих гіпотез висунули вчені кінця минулого століття. Але чи не найбільшою плідної з них було створення вчення про геосинкліналях і платформах.
Геосінкліналямі фахівці називають досить великі витягнуті в довжину ділянки земної кори, де особливо часто спостерігаються землетруси і виверження вулканів. Рельєф в цих місцях зазвичай такий, що, як мовиться, «сам чорт ногу зломить» - складка на складці.
Ще в 1859 році американський геолог Дж. Холл помітив, що в гірничо-складчастих областях опади набагато товщі, ніж у тих місцях, де породи залягають спокійними горизонтальними пластами. Чому так? Може бути, під вагою накопичилися тут опадів, змитих з сусідніх гір, кора землі прогнулася? ..
Висунуте припущення сподобалося. І кілька років по тому колега Холла Джеймс Дана розвинув погляди свого попередника. Він назвав подовжені прогини кори, викликані бічним стисненням (тоді вже панувала гіпотеза контракції), геосінкліналямі. Складний термін походить з об'єднання трьох грецьких слів: «ге» - земля, «син» - разом і «клино» - нахиляти.
Джеймс Дана уявляв собі цей процес наступним чином: спочатку стисла область прогинається. Потім шари мнуть і спучуються у вигляді гірських складок.
Далеко не всі геологи відразу погодилися з думкою американського фахівця. Пропонувалися і інші картини розвитку геосинкліналей. Суперечка про них до наших днів не вщухає вже більше ста років. Одні вважають, що розігріте підкіркове речовина поділяється на важкі та легкі фракції. Важкі «тонуть», видавлюючи догори легші. Вони піднімаються, «спливають» і розпорюють, розривають літосферу. Тоді уламки важких плит зісковзують і мнуть осадові шари ...
Інші пропонують інший механізм. Вони вважають, що в розпеченому підкірковому речовині Землі існують повільні течії. Вони затягують, мнуть осадові породи. А опинившись у глибині, ці породи переплавляються під дією тисків і високих температур.
Є й інші концепції. Згідно з однією з них, наприклад, геосинклінальні складки виникають по краях континентальних платформ, що плавають, як крижини в океані, по пластичному підкіркової речовини. На жаль, поки що жодне з існуючих на цей рахунок пропозицій повністю не задовольняє спостерігаються в природі закономірностям. І тому суперечка, мабуть, далекий від свого завершення.
Видатний російський і радянський геолог, громадський діяч Олександр Петрович Карпінський народився в 1846 році, в селищі Тур'їнські рудники в Верхотурського повіті на Уралі. Нині це місто, яке носить його ім'я. Батько його був сурми / і інженером, і тому не дивно, що молода людина по закінченні гімназії вступив до прославлений Петербурзький гірничий інститут.
У тридцять один рік Олександр Петрович став професором геології. А через дев'ять років його обрали членом імператорської Академії наук.
Він досліджує будову і корисні копалини Уралу і складає зведені геологічні карти європейської частини Росії. Починаючи з петрографії - науки про склад і походження гірських порід, Карпінський стосується всіх буквально розділів науки про Землю і скрізь залишає помітний слід. Він досліджує викопні організми. Пише видатні роботи з тектоніці і про геологічне минуле землі - по палеогеографії.
Вчення про геосинкліналях, незважаючи на прогресивні ідеї в його основі, зазнавало на першому етапі безліч труднощів. І в цей час Олександр Петрович впритул зайнявся вивченням «спокійних областей» земної поверхні. Згодом вони-то і отримали назву «платформ». У цих роботах Карпінський узагальнив величезний матеріал з геології Росії, накопичений поколіннями російських геологів. Він показав, як змінювалися обриси стародавніх морів, заливали ці області в різний час. І вивів два роди «хвилеподібно-коливальних рухів» земної кори. Один, більш грандіозний, утворює океанічні западини і материкові підняття. Інший, не настільки величний за масштабами, забезпечує появу западин і опуклостей в межах самої платформи. Так, наприклад, місцеві коливання Руської платформи, на думку Карпінського, відбувалися паралельно Уральському хребту в меридіональному напрямку і паралельно Кавказу - по паралелях.
Після робіт Олександра Петровича Карпінського стало ясно, що платформи - це зовсім не нерухомі і незмінні ділянки земної поверхні. Вони розвиваються і змінюються з часом. До країв платформ час від часу приєднуються гірські області, які, застигаючи, збільшують їх загальну площу. Таким чином, розвиток платформ виявлялося тісним чином зв'язаним з утворенням геосинкліналей і підкреслювало розвиток всієї Землі.
Свої висновки Олександр Петрович засновував на принципах контрекціонной гіпотези, вважаючи її «найщасливішим науковим здобуттям». І хоча результати подальших досліджень все ясніше доводили неспроможність цієї гіпотези, теорія геосинкліналей і платформ продовжувала розвиватися незалежно, стаючи одним з найважливіших положень геотектоніки.
Розширення на зміну стиску
Мабуть, саме нові уявлення про спочатку холодної Землі поховали гіпотезу контракції. З'явилися нові ідеї. Одна з них полягала в тому, що наша планета утворилася з більш щільного речовини, у порівнянні з існуючими гірськими породами. І утворився земна куля була спочатку ледь не вдвічі менше теперішнього. На такому щільному космічному тілі не було ніяких особливих западин і опуклостей - суцільна, досить рівна оболонка. Але поступово, розігріваючи, початковий планетний ком став «розпухати». Поверхня його розтріскувалася. Стали утворюватися окремі брили континентів, розділені глибокими западинами океанів.
Однак у нової гіпотези теж було чимало вразливих місць. Причому одним з них знову-таки були складчасті гори. Адже складки могли з'явитися тільки при стисканні.
Щоб справитися з таким протиріччям, фахівці прийшли до думки, що періоди розширення могли змінюватимуться періодами стиснення. З'явилася ще одна «пульсаційної гіпотеза». Її і сьогодні підтримує ряд вчених, вважаючи, що саме в поперемінному скорочення і розширенні земного радіуса можуть полягати причини переміщення материків. Адже епохи складчастості в історії нашої планети теж слідували один за одним.
Не дуже зрозумілі причини таких пульсацій. Російський учений академік М. А. Усов пов'язує їх з космічними факторами - з притяганням Місяця і Сонця, з впливом інших планет. Інший вчений академік В. О. Обручов вважав однією з можливих причин розширення Землі перехід магми з твердого стану в рідкий. При цьому багато тепла йде з надр. Земля охолоджується, а отже, і сильно стискується.
Гіпотеза пульсації має досить багато прихильників серед сучасних вчених. Вони виміряли гірські тиску в різних точках нашої планети і зробили висновок про те, що в даний момент Земля переживає період стиснення. Якщо це так, то кількість землетрусів має рости ...
Я навів кілька прикладів для того, щоб ви зрозуміли - питання розвитку нашої планети дуже складні. Люди вже давно намагаються проникнути в таємницю геологічної історії Землі, але і до цього дня єдиної думки з усіх питань у вчених немає.
Критичні зони планети
Вчені бачили, що різні зони земної кулі, його гірські системи, низовини приурочені до певних поясів. А чому не по всій поверхні рівномірно?
Ось, наприклад, Олександр Петрович Карпінський зазначив гірські пояси, що йдуть у меридіональному напрямку. А в той же час Олександр Іванович Воєйков - видатний географ і кліматолог, а також російська геодезист і географ Олексій Андрійович Тілло призвели дуже переконливі аргументи на користь широтного розташування гірських систем.
Чому ж все-таки особливі зони виникають не повсюдно, а тільки в якихось критичних областях?
З початку нашого століття математики і геофізики все більше уваги приділяють обертанню Землі і його впливу на будову оболонки планети. Вчені будують моделі і розраховують їх, з'ясовуючи, як повинні розподілятися напруги в сферичному шарі такої моделі (в земній корі) в умовах її стискування ...
Астрономи давно помітили, що хід обертання Землі поступово сповільнюється. Нашу планету гальмує в основному приливне тертя в її корі, що виникає через тяжіння Сонця і Місяця. При цьому поступово зменшуються сили полярного стискання планети. А значить, у високих широтах літосфера й гідросфера будуть потроху підніматися, а в низьких широтах біля екватора - опускатися. При подібному процесі прикордонними смугами, котрі відчувають особливо сильні напруги, на думку вчених, є семидесятих паралель, шістдесят друга і тридцять п'ятий, а також екватор. Саме в цих поясах розташовуються зони - тектонічних порушень. На суші - це гірські райони, глибокі прірви і вулкани. На море - «ревучі сорокові» та інші райони незліченних небезпечних пригод, не раз і не два закінчувалися трагічно.
А подивіться на довжелезний хребет Кордильєр Північної та Південної Америки, на Аппалачі, на Уральський хребет ...
Знайдіть на карті Західно-Сибірську рівнину, яка переходить в низовину Тургайского прогину і в Туранська низовина.
Погляньте, як йде система рифтових прогинів, що перетинають з півночі на південь східну частину Африки ...
Всі вони орієнтовані по меридіанах або близько до них. Радянський учений Г. Н. Каттерфельд вважає критичними зонами меридіонального напрямку пояси, розташовані між 105 - 75 °, 60 - 120 ° і 150 - 30 °.
Ці критичні зони дуже важливо знати дослідникам Землі. Вони мають дуже велике не тільки теоретичне, але й практичне значення. Тому що саме в них спостерігається посилена магматична активність підкоркового речовини. І разом з магмою по тріщинах і розломах у верхні зони кори піднімаються рудні елементи, які створюють родовища різних металів. Наприклад, вже сьогодні геологам добре відомий Тихоокеанський рудний пояс з великими родовищами олова, срібла та інших металів. Цей пояс величезним кільцем охоплює найбільший океан землі. Відомий і Середземноморський рудний пояс, який зберігає в собі мідь і свинцево-цинкові руди. Від Атлантичного узбережжя Південної Європи та Північної Африки тягнеться він через Кавказ, Тянь-Шань до самих Гімалаїв ...
Але що ж є джерелом колосальної енергії, за рахунок якої здійснюються грандіозні тектонічні процеси в земній корі? З цього приводу і в наш час не затихають гарячі дискусії. Одні вважають тектоніку властивістю взагалі властивим саморозвитку будь-якої планети. Джерелом її сил вони бачать внутрішнє тепло Землі. Інші віддають перевагу космічним факторам: взаємодії Землі з Сонцем, з Місяцем, зміни сонячної активності, навіть положенню Сонячної системи відносно центру Галактики ...
Єдиного погляду і єдиної думки немає! Може бути, пройде кілька років і з'явиться нова гіпотеза, що об'єднує причини всепланетного розвитку на підставі нових факторів, здобутих вже не тільки на поверхні Землі, а й на інших планетах.
«Бомба» професора Вегенера
Ви ніколи не замислювалися, глянувши на глобус або географічну карту світу, чому східний берег Південної Америки і західне узбережжя Африки так дивно схожі? .. Придивіться-но уважніше. Картина виходить вражаюча. Повне враження, що колись ці окремі шматки суші становили єдину величезну наліпку на земній кулі, один гігантський праматериків.
Між іншим, першим це подібність відзначив ще в 1620 році вже відомий нам Бекон, як тільки встигли вийти більш-менш правдоподібні карти з Новим та Старим Світом. А сорок років тому французький абат Ф. Плас стверджував, що «до всесвітнього потопу» обидві частини світу були міцно-міцно з'єднані один з одним. Правда, про причину їх роз'єднання поважний патер не поширювався. Але саме з цього моменту, при бажанні, можна починати історію розвитку гіпотези про рух материків, або гіпотези «мобілізма», як її називають у науці.
По-справжньому мобілізма пов'язаний з ім'ям Альфреда Вегенера, який відродив забуті припущення Бекона і Пласа, поставивши їх на «наукові ноги». Загалом-то, думка про рух материків виникла у Вегенера випадково. Він розглядав карту світу і так само, як і ми з вами, здивувався подібністю берегів континентів.
Ким був професор Вегенер? Він закінчив університет за спеціальністю астронома. Але це була, за його висловом, «занадто сидяча робота» для його темпераменту. Навчившись керувати аеростатом, він разом з братом зайнявся дослідженнями атмосфери і захопився метеорологією. Через кілька років він відправився до Гренландії, щоб вести метеорологічні спостереження в умовах її суворого клімату.
Коли основоположник кліматології член-кореспондент Петербурзької Академії наук Олександр Іванович Воєйков прочитав книжку молодого Вегенера «Термодинаміка атмосфери», він вигукнув: «Зійшла нова зірка в метеорології!»
І раптом - Вегенер і будова і еволюція Землі?
Як і інші його сучасники, Вегенер уявляв собі землю, що сталася з величезної краплі розплавленого речовини. Вона поступово остигає, покривалася кіркою, яка лежала на важкій і рідкої базальтової масі.
Ще прямуючи до Гренландії, вчений не раз звертав увагу на могутні крижини, велично пливуть по захололої воді. Може бути, цей образ і навіяв йому подання про розпливаються материках. Ось тільки які сили могли їх рухати? Але ви ж не забули, що за освітою Вегенер був астрономом. І ось у його уяві постає чітка картина, як захоплюється підкорковий шар обертанням Землі, як Місяць збуджує в мантії гігантські приливні хвилі, які зламують неміцну оболонку, і як захоплені приливними течіями шматки кори насуваються і нагромаджуються один на одного, створюючи єдиний праматериків, охрещений ім Пангея .
Багато мільйонів років проіснувала Пангея.
А тим часом під впливом тих же зовнішніх сил у її глибинах всі накопичувалися і накопичувалися напруги. І в один прекрасний момент не витримав праматериків. Побігли по ньому тріщини, і став він розпадатися на частини. Відкололися Америки від Африки і Європи і попливли на захід. Між ними розкрився Атлантичний океан. Відірвалася від Північної Америки Гренландія, а від Африки Індостан. Розкололися Антарктида з Австралією ...
Одного разу опинившись майже випадково на зборах німецького Геологічного товариства, Вегенер не замислюючись виклав свою гіпотезу, що зібралися. Що тут почалося! .. Поважні панове, щойно мирно дрімали на стільцях, не просто прокинулися. Вони прийшли в лють. Вони кричали, що погляди Вегенера помилкові, а ідеї безглузді й навіть смішні. А сам він неграмотний і ... Згадаймо, що в той час в геологічному світі безроздільно панувала контракціонное гіпотеза. Яке ж горизонтальне рух материків можливо при загальному стисненні планети? Ні, земна кора може тільки підніматися і опускатися.
Звичайно ж, повернувшись додому, багато хто з присутніх тут же кинулися до глобуса і картам та вирізають ножицями материки і прикладати один до іншого. Супротивники Вегенера зловтішалися: у більшості випадків берега лише в принципі, дуже неточно збігалися. І це було істотним козирем проти нової гіпотези.
Варто відзначити, що таке приблизне збіг довгі роки було сильним аргументом противників мобілізма - гіпотези руху материків. Вже в наш час, коли реконструкцію Пангеї вирішили провести не по береговій лінії континентів, а по межі материкового схилу, включивши в материки і шельфи, картина вийшла зовсім іншою. У 1965 році вчені скористалися електронною обчислювальною машиною і підібрали таке положення материків, при якому зони розбіжності виявилися пренебрежимо малими. Хіба це не доказ? Але повернемося до Вегенер.
Різка критика не засмутила вченого. Він лише зробив висновок, що для доказу нової ідеї йому потрібно накопичити багато фактів, дуже багато.
У той час вчений працював у Марбурзькому університеті. Читав лекції студентам, обробляв матеріали своєї поїздки до Гренландії і думав. Всі його думки захопила нова ідея. Він шукав сили, здатні зрушити материки з місця, розтягнути їх, шукав шляхи руху континентів.
У кінцевому рахунку Альфреда Вегенера так і не вдалося знайти достатньо доказів для підкріплення своєї гіпотези. Сил тяжіння Місяця і Сонця було явно недостатньо, щоб зрушити з місця брили континентів. Та й уявлення про суцільне розплавленому підкірковому шарі виявилося неспроможним. Стара школа перемогла.
Думка про те, що материки можуть рухатися, було якщо не забуте, то надовго (в розумінні нашого часу - насправді ж зовсім не надовго) зійшло зі сцени. І лише в п'ятдесятих роках XX століття спаплюжена гіпотеза потужно відродилася, поповнилася новими фактами та зайняла провідну роль в сучасній науці про Землю.
Література
1.http: / / geoman.ru/books/item/f00/s00/z0000030/index.shtmlБаландин Р.К. Очима геолога. - М., 1973
2.http: / / geoman.ru/books/item/f00/s00/z0000037/index.shtmlГангнус А.А. Таємниця земних катастроф. - М., 1985
3.Іванов В.Л. Архіпелаг двох морів. - М., 2003
4.Кац Я.Г., Козлов В.В., Макарова Н.В. Геологи вивчають планету. - М., 1984
5. Кузнєцова Л.І. Куди пливуть материки. - М., 1999
6. Малахов А. Цікаво про геології - М., 1989