Гипотеза дрейфа континентов А. Вегенера и её судьба

Гипотеза дрейфа континентов А. Вегенера и её судьба.

        Московский Государственный Университет имени М.В.Ломоносова

Геологический факультет

Кафедра геологии, геохимии и экономики полезных ископаемых

 

Контрольная работа :По курсу

«История и методология геологических наук »

 

Гипотеза дрейфа континентов

А. Вегенера и её судьба

 

                       

 

Преподаватель: Рябухии Анатолий Георгиевич

Выполнила: Ян Гуан (перв.маг.103г.)     

                                                                                           

 

Москва 2013

 

Содержание

 

 

 

Глава 1  Гипотеза дрейфа континентов

Гипо́теза дрейфа материко́в («мобили́стская гипо́теза») — существовавшая продолжительное время гипотеза перемещения материков на протяжении геологической истории Земли. Это процесс постоянного перемещения континентов относительно друг друга и океанического дна. Гипотезу дрейфа материков изложил немецкий геофизик Альфред Вегенер в своей книге «Возникновение океанов и континентов», изданной в 1912 году.

Вегенер не первым заметил, что контуры восточного берега материка Южной Америки и западного берега материка Африки, если их совместить, совпадут, как два удачно подобранных фрагмента паззла. Но он впервые выдвинул теорию, что их совпадение объясняется тем, что гранитные материки и базальтовое дно океана не образуют сплошного покрова земной коры, а, подобно гигантским плотам, плавают на вязкой расплавленной породе – магме.

То есть, Южная Америка и Африка когда-то были одним целым материком, который разломился и части его, движимые по магме силой вращения Земли, за миллиарды лет «отплыли» друг от друга на расстояние, равное ширине Атлантического океана. Процесс этот продолжается и сегодня, Вегенер назвал его перемещением континентов или дрейфом материков.

Учёный мир начала XX века, полагавший, что земная кора представляет собой единый панцирь, посчитал теорию Вегенера о дрейфе материков любительским вымыслом и на десятилетия забыл о ней, но сегодня она подтвердилась исследованиями, проведёнными при помощи точнейших научных приборов.

Современными учёными доказано, что земная кора состоит из 20 пластов разной площади и толщиной от 60 до 100 километров, которые находятся в постоянном движении. Их называют тектоническими плитами или платформами. Тектонические плиты, как льдины, постоянно соприкасаются краями, «наползают» и «подныривают» друг под друга. Эти процессы, а также линии соприкосновения плит (разломы и швы) являются причинами и областями подавляющего большинства землетрясений.  

Глава 2 История иследования о гипотезе дрейфа

Основоположником мобилистской гипотезы считается аббат Ф. Пласе, в 1658 году высказавший мысль, что Старый и Новый Свет некогда представляли собой один материк, расколовшийся после всемирного потопа. В 1858 году итальянский учёный Антонио Синдер-Пеллигрини обосновал раскол Африки и Южной Америки по сходству береговых линий, а также по сходству месторождений угля и растительного мира. В дальнейшем мобилистская гипотеза разрабатывалась Ф. Тейлором, опубликовавшим результаты своих исследований в 1908 году. В наиболее полном виде мобилистская гипотеза была сформулирована немецким геофизиком А.Вегенером. Как и Синдер-Пеллигрини, А.Вегенер основывался на данных комплексных исследований по географии, геологии и биологии, проведившихся им в разных частях Земли; выводы Вегенера были более широкими. Результатом исследований Вегенера стала публикация им двух работ: «Происхождение континентов» (1912) и «Возникновение материков и океанов» (1915).

А. Вегенер впервые сформулировал концепцию «Пангеи» — единого доисторического континента, в результате раскалывания и перемещения обломков которого образовались современные континенты. В гипотезе Вегенера материки, сложенные гранитами, дрейфовали по более плотным базальтовым слоям земной мантии. Вегенер относительно точно определил время начала распада Пангеи — Триасовый период, в интервале 250—200 млн лет назад.

Гипотеза Вегенера, однако, не была принята научным сообществом, так как не давала удовлетворительного объяснения важнейшему вопросу — причине распада суперконтинента и дрейфа материков. А.Вегенер ошибочно отводил роль этой причины полюсобежной силе Этвеша, которая слишком слаба для влияния на положение континентов. Между тем ещё в начале XX века рядом учёных — О.Ампферером, Р.Швиннером, Э.Краусом — движущей силой указывалось конвекционное течение в мантии. В наиболее близком к современным научным представлениям виде эта гипотеза была высказана А.Холмсом в 1927—1929 годах. Однако из за своей революционности эта гипотеза долгое время не воспринималась научной, что ограничивало развитие гипотезы Вегенера.

Развитие мобилистской гипотезы возобновилось в 60-х годах XX века. Соотнесение гипотезы Вегенера с теорией мантийных конвекционных течений и новыми научными теориями, подтверждёнными исследованиями срединно-океанических хребтов, привело к возникновению Концепции тектоники литосферных плит.

Глава 3 Гипотеза Вегенера о строении твёрдой оболочки Земли

Наружная оболочка Земли, имеющая толщину от 8 до 40 км, в масштабах земногошара с центром на глубине 6371 км, – это не более чем тонкая скорлупа, на которой существует ряд крупных разломов. Согласно современной теории, твёрдая оболочка Земли (литосфера) не сплошная оболочка, а мозаика из отдельных плит, которые перемещаются по отношению друг к другу, увлекая с собой континенты. Плиты представляют собой огромные блоки, называемые литосферными плитами.

Эта теория принята мировой научной общественностью, но утвердилась она лишь в семидесятые годы и была признана крупнейшим достижением науки о Земле ХХ столетия. Но раньше, до того пока она утвердилась, прошли годы масштабных сложных сследований, годы нешуточных столкновений научных школ, мнений авторитетных чёных, крушения их репутаций под напором неопровержимых фактов.

Всё началось с того, что в начале ХХ века немецким учёным Альфредом Вегенером ыла выдвинута основополагающая гипотеза о строении твёрдой оболочки Земли. Эта ипотеза и сам Вегенер стоят того, чтобы рассказать о них подробнее [2].

Если посмотреть на очертания материков в Атлантическом океане, то в глаза бросится удивительная особенность: выступы одних довольно точно отвечают огнутым участкам других материков. В качестве примера можно привести выступ бразильского побережья Южной Америки, вписывающийся в контуры Гвинейского залива Африки [3].

На сходство очертаний берегов противолежащих континентов обращали внимание многие географы и геологи, работавшие с картами Атлантического и Индийского океанов. Однако лишь немецкий геофизик А. Вегенер (1880—1930) разработал на основании этого  многих других фактов цельную гипотезу и представил эту гипотезу научной бщественности в 1912 г. Суть её заключалась в следующем: материки, пределяющие лик нашей планеты, некогда составляли единое целое, а потом под лиянием центробежных сил разошлись в стороны. А. Вегенер назвал это явление дрейфом континентов.

 Рис1. Истоки возникновения гипотезы дрейфа континентов.

A.Совмещение береговых линий  приатлантических материков.

B.Следы пермокарбонового оледенения  на современной карте.

Действительно, если из географической карты сначала вырезать, а затем сблизить друг с другом материки, то не трудно найти такое их положение, при котором возникает сравнение с разбитой тарелкой (Рис.1, А). Если совмещать контуры материков не по береговой линии, а по краю шельфа, как это и сделал А. Вегенер, то можно добиться ещё более полного их совпадения. В 1965, прибегнув к помощи ЭВМ, Э. Булларду, Дж. Эверётту и А. Смиту удалось ещё более удовлетворительно решить задачу такого совмещения. Оказалось, что наилучшего совпадения контуров материков можно добиться, используя их очертания по изобатам – 2000 м, соответствующим средней части океанического континентального склона. По-видимому, эти глубины в наибольшей степени отвечают границам между континентальными литосферными плитами. 

 

В начале ХХ века исследования в морях и океанах только разворачивались. оэтому построения А. Вегенера в основном были восприняты как спекулятивные.  те годы доказать правомочность подобных совмещений было невозможно. ешающими доказательствами того, что в прошлом материки располагались на лобусе иначе, Вегенер вполне справедливо считал данные о палиоклимате. С одной тороны, в Трансантарктических горах, у самого Южного полюса, экспедицией Р. Скотта ыли найдены палеозойские ископаемые деревья, которые могли произрастать только в ёплом климате. С другой стороны, в это же самое палеозойское время в Индии, Бразилии, а юге Африки и в Австралии образовывались ледниковые отложения (Рис.1, В). огласовать эти факты можно, если допустить, что некогда Южная Америка, Африка, Австралия и Индия располагались гораздо ближе к Южному полюсу, а Антарктида, напротив, существенно дальше от него, чем в наши дни. Надо заметить, что само по себе былое территориальное единство континентов Южного полушария в те годы допускалось многими геологами, однако все они считали нынешнее положение материков неизменным и предполагали, что между ними существовали некие сухопутные соединения, впоследствии погрузившиеся в океан. Вегенер же, чтобы не "строить" такие "сухопутные мосты", предположил, что материки перемещаются по поверхности глобуса: Южная Америка отодвигается от Африки, Индостан приблизился к Азии и столкнулся с ней и т.д.

 

Рис 2. Единый материк Пангея

 

Вегенер обратил внимание на близость геологических возрастов и составов осадочных и магматических формаций, слагающих прибрежные районы Африки и Южной Америки со стороны Атлантического океана. По признанию его самого, на мысль о возможном дрейфе материков его натолкнули данные о близком составе палеонтологических остатков в континентальных породах палеозойского и раннемезозойского возраста Африки и Южной Америки, включая кости динозавров, обитавших, по-видимому, в континентальных пресноводных водоёмах. На материках Северного полушария кости этих животных не встречались. Однако на рубеже поздней Юры и раннего Мела появились существенные различия. Отсюда А. Вегенер делал вывод, что окончательное отделение Южной Америки от Африки произошло в меловое время. На этом основании он пришёл к следующему основополагающему выводу. В предыдущий период, где-то в конце палеозоя, все материки собрались, образовав единый протоконтинент. Этот протоконтинент был им назван Пангеей и состоял из двух блоков. Северный блок был назван Лавразией (Северная Америка и Евразия без Индостана). Южный блок – Гондваной (Южная Америка, Африка, Индостан, Австралия и Антарктида). Блоки разделяло море, названное Тетис. Пангея была окружена единственным же огромным океаном. Атлантический и Индийский океаны в то время ещё не существовали. К этому важно добавить, что именно Вегенер первым предположил, что строение Континентальной и Океанической коры должно существенно отличаться. Вегенер не имел в то время доказательных фактов, которые появились только после его смерти в 1930 году [5].

 Интуиция А. Вегенера опередила  развитие науки о Земле на  целых полстолетия. Смелость и  внутренняя логика концепции  дрейфа континентов поначалу  захватили умы многих учёных - его современников. Этих учёных  назвали мобилистами, а их противники  называли себя фиксистами. Но  спустя несколько лет после  опубликования гипотезы Вегенера  геофизиками были произведены  расчёты, которые показали, что механизм  возможного дрейфа материков  в том виде, в каком он представлялся  А. Вегенеру, не реален. По мысли  первых мобилистов, континенты двигаются  под действием центробежной силы, возникающей в результате вращения  Земли. Но, чтобы двигать огромные  по толщине и размерам глыбы  по вязкой мантии, этой центробежной  силы явно не хватало. Этот  неоспоримый вердикт помог сохранить  фиксистскую парадигму в науках  о Земле ещё в течение нескольких  десятков лет. Типичная ошибка  научной общественности: гипотеза, прекрасно объясняющая неопровержимые  факты, не воспринимается и отвергается  потому, что ещё не может объяснить  механизма явления. Для объяснения  механизма дрейфа континентов  на то время не было необходимых  знаний о внутреннем строении  Земли и процессах, происходящих  в её глубинных слоях

Глава 4 Мобилизм в науках о Земле побеждает

В начале шестидесятых годов гипотеза Вегенера получила подтверждение с совершенно неожиданной стороны: от нового направления в науках о Земле из области палеомагнитных исследований. Идея этих исследований основана на следующем физическом явлении. Если нагреть постоянный магнит выше определённой температуры, называемой точкой Кюри, то он теряет свои магнитные свойства, но затем, при охлаждении, вновь восстанавливает эти свойства при наличии магнитного поля. При прохождении точки Кюри застывающие извержённые вулканические породы, содержащие ферромагнитные минералы, намагничиваются. Магнитные векторы намагниченных минералов ориентируются в соответствии с существующим в это время магнитным полем Земли. Это явление называется остаточной намагниченностью. Иными словами, содержащая ферромагнитные минералы горная порода в известном смысле представляет собой стрелку компаса, которая указывает направление на магнитный полюс Земли в момент застывания породы. У нас есть много таких «стрелок», разнесённых на большие расстояния. Пересечение направлений, указываемых этими «стрелками», даёт нам и точное положение полюса в соответствующую геологическую эпоху, и географическую широту района образования каждой из наших пород – «стрелок». Для извержённой породы можно радиоизотопным методом определить её абсолютный возраст. Благодаря этому возникает возможность нарисовать по полученным данным довольно точную картинугеографического расположения одновозрастных частей всех континентов в различные моменты их геологической истории.

Рис. 3. Траектории движения полюса относительно континентов при их современном расположении.

В результате этих исследований выяснилось следующее. Во-первых, было доказано, что все "Гондванские" материки действительно находились некогда в гораздо более высоких широтах Южного полушария, чем ныне. Во-вторых, оказалось, что общая ка тина положения полюсов в геологическом прошлом выходит какая-то странная (Рис. 3, А, Б).

Картина эта казалась совершенно необъяснимой до тех пор, пока в 1962 г. С. Ранкорн не догадался «сдвинуть» материки в соответствии с полузабытыми уже реконструкциями Вегенера (см. Рис.3, В). Как видно из этого рисунка, при таком их положении соответствующие палеомагнитные траектории совместились между собой практически идеально. Этот факт по существу есть бесспорное доказательство правильности гипотезы дрейфа континентов. Иначе его интерпретировать невозможно [6].

В 1962 г. Альфреду Вегенеру было бы 82 года, и он мог бы дожить до триумфа своей гипотезы. После смерти Вегенера почти 30 лет появлялось немного новых фактов, и интерес к ней постепенно угас. Однако эта гипотеза всё-таки успела побудить геологов к серьёзному изучению состава пород под дномморей и океанов. Накапливались новые иновые данные о строении дна океанов. Была открыта и детально закартирована глобальная (т.е. охватывающая весь земной шар) система срединно-океанических хребтов и располагающихся в периферических частях океанов глубоководных желобов, с которыми связаны районы активного вулканизма и самых катастрофических землетрясений. Например, в Атлантическом океане, изученном наиболее детально, было установлено, что по гребню срединно-океанического хребта проходит глубинный разлом: т.н. рифт, над которым фиксируется постоянный мощный тепловой ток.