"Бродячие континенты" (Изменчивый облик Земли: дрейф материков и тектоника плит)

"Бродячие континенты" (Изменчивый облик Земли: дрейф материков и тектоника плит).

Введение.

Гигантская головоломка.

Современные загадки.

Текучие горные породы.

Раскалывающиеся материки.

Исчезающие горные породы.

Материки и климат.

Читая каменную летопись в надежде узнать как можно больше о прошлом Земли, вы вскоре обнаружите поразительные вещи. К примеру, на юге Англии существуют залежи песчаника, которые могли образоваться лишь в условиях жаркой пустынной местности. В Антарктиде были найдены ископаемые останки тропических папоротников, а в Африке обнаружены следы ледникового покрова. Неужели в прежние времена климат настолько отличался от современного?
В различные геологические эпохи климат Земли претерпевал многочисленные изменения: в прошлом наш мир неоднократно становился то теплее, то холоднее. Было даже несколько так называемых эпох оледенения, когда с полюсов на обширные районы Земли надвигались гигантские ледники и целые континенты оказывались под ледниковым покровом. И тем не менее все эти климатические изменения не были столь драматичны, как можно предположить на основании приведенных выше примеров. Истинное объяснение всех этих загадок еще парадоксальнее: оказывается, материки отнюдь не всегда находились там, где они сейчас. Африка когда-то располагалась в районе Северного полюса. Индия находилась поблизости от Африки, а затем начала перемещаться к северу через экватор, пока наконец не столкнулась с. Азией.

Материки дрейфуют оттого, что они покоятся на гигантских плитах, образующих земную кору. Эти плиты постоянно, очень-очень медленно движутся: их увлекают за собой конвекционные течения, возникающие в мантии глубоко под ними. За миллионы лет материки обогнули весь земной шар, преодолевая на своем пути различные климатические зоны. Некоторые плиты по мер' формирования новых горных пород растут, наползая на соседние плиты или подлезая под них. Эти процессы, наряду с действием эрозионных сил, постоянно преобразуют очертания материков. Иногда материки сталкиваются друг с другом, образуя гигантские сверхматерики. В дальнейшем они раскалываются, вновь распадаясь на отдельные материки.

Гигантская головоломка

Внимательно приглядитесь к очертаниям западного побережья Африки и восточного побережья Южной Америки. Если бы не Атлантический океан, разделяющий оба материка, они идеально совместились бы друг с другом в единое целое, не так ли? Полее того, на обоих материках совпадают и типы горных пород, и их возраст, и даже направления, по которым в них шло складкообразование. Невероятное совпадение! Очевидно, некогда оба этих массива суши соединялись в единый огромный материк, а Атлантический океан образовался между ними позже.
Возможно, с того самого момента, когда земная кора окончательно остыла и образовала твердые материковые плиты, ее громадные куски принялись "бродить" по земному шару, увлекая за собой целые континенты. Подобные перемещения больших участков земной коры получили название "дрейф материков". Этот дрейф происходит крайне медленно: в лучшем случае его скорость составляет несколько сантиметров в год. Однако за многие миллионы лет данный процесс коренным образом изменил облик Земли. Временами материки сближались, образуя гигантские сверхматсрики, окруженные со всех сторон бескрайним океаном. Затем они вновь раскалывались на множество частей. При этом возникали новые моря и озера, острова и материки.
Саму идею, что материки могут путешествовать по земному шару, впервые в 1912 г. выдвинул немецкий ученый Альфред Вегенер. В поисках доказательств своей теории он обратился к надежным свидетелям - горным породам и окаменелостям, скрывающимся в их недрах.

Окаменевшие отпечатки

За многие миллионы лет истории Земли ее климат неоднократно менялся, горные хребты вырастали и обращались в пыль, а уровень моря то поднимался, то вновь опускался. Одним видам растений и животных удавалось приспособиться к этим изменениям, другие вымирали. Их место со временем занимали новые биологические виды, лучше приспособленные к новым жизненным условиям, чем их предшественники.
На разных материках эти процессы протекали по-разному, а новым растениям и животным было не так просто перебираться через океаны, разделявшие материки. Поэтому на каждом материке или острове возникали собственные флора и фауна, которые впоследствии вымирали, если условия жизни резко менялись, и уступали место новым видам. Останки некоторых древних существ сохранились до наших дней в виде окаменелостей и по сей день пребывают в горных породах, ожидая своих исследователей.
Вегепер обратил внимание на то, что ископаемые останки древней пресноводной рептилии мезозавра и сухопутной рептилии ципогната были найдены только в горных породах Южной Африки и Бразилии и больше нигде в мире. Более того, останки бегемотоподобного существа, прозванного листрозавром, встречаются в горных породах Африки, Индии и Антарктиды, а окаменевшие семенные папоротники-^лоссо-птерисы находили на всех южных материках, но только нс на северных. У всех этих загадок есть лишь одно разумное объяснение: в ту эпоху, когда образовались эти окаменелости, все южные материки были объединены в один огромный сверхматерик (его назвали Гондваной), покрытый теплыми и влажными лесами.

Гавайские острова - составная часть длинной цепи действующих и потухших вулканов, поднимающихся со дна Тихого океана. Эта цепь тянется к северо-востоку на 6500 км вплоть до атолла Мидуэй. Самые северные из этих вулканов сильно разрушились и превратились в подводные горы. Чем дальше к северу, тем больше возраст Гавайских островов. Самые древние из них образовались свыше 65 млн лет назад. Лишь вулканы, расположенные на острове Гавайи, все еще действующие. В 1963 г. канадский геолог Томас Уилсон предположил, что эти острова возникли над "горячим местом", где расплавленные горные породы из недр Земли поднялись к самой ее поверхности. Океанское дно медленно движется над этим "горячим местом". По мере его движения образуются новые вулканы, подобно "огненному фонтану" на Гавайях (внизу), а старые вулканы, когда их уносит прочь от "горячего места", потухают.

Современные загадки

Дрейфом материков можно объяснить и странное на первый взгляд распределение по земному шару некоторых видов современных нам животных. К примеру, остров Мадагаскар, расположенный у восточного побережья Африки, знаменит своими лемурами. Эти небольшие обезьяноподобные животные, как полагают, во многом схожи с примитивными обезьянами, широко распространенными на Земле примерно 50 млн лет назад. В материковой Африке лемуры не встречаются. Судя по всему, Мадагаскар оказался отрезанным от остальной Африки еще до того, как там появились современные обезьяны. На материке они, как более высокоорганизованные животные, лучше приспособились к условиям добывания пищи и выживания, чем жившие рядом лемуры. В итоге лемуры не выдержали жесткой конкуренции и вымерли.

Текучие горные породы

Земная кора состоит из ряда громадных устойчивых блоков горных пород, именуемых тектоническими плитами. Горные породы, образующие мантию (часть Земли, расположенную непосредственно под земной корой), по мере приближения к центру Земли раскаляются все больше и больше, пока не становятся вязкими, как пластилин. При дальнейшем нагревании они попросту расплавляются. Более легкие плиты земной коры, в сущности, плавают по поверхности жидких горных пород, находящихся в мантии прямо под ними.
Когда жидкость нагревается, она становится менее плотной, поэтому теплая жидкость всегда поднимается на поверхность, вытесняя более холодную. Холодная жидкость, в свою очередь, опускается, чтобы занять освободившееся место. То же самое происходит и в мантии. Горячие
породы поднимаются на поверхность, затем растекаются во все стороны и, охладившись, опускаются обратно в нижние слои. Подобные перемещения горных пород в мантии называют конвекционными течениями. Они переносят с собой и плиты земной коры, плавающие на поверхности мантии. Поднимаясь кверху, горные породы, образующие мантию, в любой момент готовы вырваться наружу - стоит им лишь "нащупать" слабое место в земной коре.

Постоянно расширяющееся океанское дно

По дну океанов протянулись гигантские подводные горные цепи. Их называют срединно-океаническими хребтами. Образовались они в результате подводной вулканической деятельности и из-за прочих трещин в океанском дне, через которые изливается расплавленная лава. В некоторых местах подводные горы поднимаются так высоко, что их вершины образуют целые острова. Примером тому может служить Исландия. Здесь вулканы по-прежнему остаются действующими, более того, время от времени тут возникают новые вулканы.
Если вы измерите возраст горных пород по обе стороны этих линий вулканической активности, то обнаружите, что, чем дальше от подводного хребта, тем породы все более и более старые. Значит, океанское дно постоянно обновляется вдоль зоны, примыкающей к этим хребтам. В ходе этого процесса примыкающие горные породы подвергаются чудовищным нагрузкам и в конечном итоге разрываются, образуя крайне неровный подводный пейзаж.

До того как древний сверхматерик Пангея начал раскалываться на части, все материки собрались в один гигантский массив в южном полушарии. Об этом свидетельствуют сходные типы горных пород и содержащиеся в них окаменелости, встречающиеся на современных материках. Поскольку такие рептилии, как листрозавр, циногнат и пресноводный мезозавр, а также растения вроде глоссоптериса никак не могли самостоятельно пересечь океан, объяснить присутствие их ископаемых останков на разных материках можно лишь тем, что эти материки когда-то были соединены друг с другом.

Раскалывающиеся материки

Похожие структуры встречаются в некоторых местах и на суше. К примеру, Восточно-Африканская зона разломов, протянувшаяся с севера на юг от Красного моря через всю Восточную Африку, также представляет собой зону, где земная кора расширяется. Поэтому в Восточной Африке тоже есть вулканы и застывшие потоки лавы. Северо-восточный уголок Африки постепенно откалывается от остальной части материка. По срединно-океаническим хребтам и рифтовым поясам можно наглядно увидеть, как движутся материки.

Поднимающиеся горы и опускающееся дно

Если плиты земной коры, расположенные вдоль срединно-океанических хребтов и рифтовых поясов, постоянно расширяются, значит, им становится тесно? Стало быть, они обязательно столкнутся с Другими плитами?
В некоторых местах плиты в самом деле подползают одна под другую. Колоссальное давление, возникающее в местах подобного столкновения двух плит, часто выталкивает с морского дна осадочные породы, и возникают гигантские горные цепи. К примеру, Гималаи и в наши дни все еще поднимаются кверху - по мере того как громадная плита, несущая на себе Индию (и Австралию), напирает на Евро-Азиатскую плиту.

Исчезающие горные породы

Формирование новых горных пород и разрушение старых не прекращается ни на минуту. Как только горные цепи начинают подниматься над землей, они сразу же попадают под гибельное воздействие эрозии. Дождевая вода, обладающая слабой кислотностью, растворяет некоторые минералы, ослабляя тем самым скрепляемые ими породы. Вода просачивается в трещины и щели, замерзает там и, расширяясь, разламывает породу. Под жаркими лучами солнца поверхностные слои породы расширяются и отслаиваются. Отколовшиеся частицы породы смываются дождями, ручьями и реками или же вмерзают в дно ледников, а затем, влекомыс их движением, выбивают из породы новые куски. В конце концов горная порода полностью разрушается и превращается в песок и ил. Реки или ледники уносят их в моря и океаны, где они погружаются на дно, образуя толстые слои осадочных отложений. Спустя миллионы лет эти отложения преобразуются в новые горные породы, которые однажды поднимутся с океанского дна и образуют новые горные цепи.
Новые горные породы также выплескиваются из недр Земли в виде лавы через жерла вулканов и прочие трещины в земной коре. В тех местах, где лава выходит на поверхность вдоль срединно-океанических хребтов, формируется новая земная кора. При столкновении двух плит земной коры одна из них подлезает под другую, и образующие ее горные породы со временем поглощаются породами мантии, кипящими под ней. В свою очередь, горные породы могут из мантии подниматься на поверхность в виде расплавленной магмы и способствовать образованию новой коры. Это постоянное обновление земной коры иногда называют кругообращением пород.

Новые горные породы выходят на поверхность в виде лавы вдоль Срединно-Атлантического хребта и прочих срединно-океанических хребтов и вскоре затвердевают, образуя базальт. Этот процесс можно проследить по изменению возраста горных пород на океанском дне: чем дальше от хребта, тем горные породы старше. Новообразующиеся породы как бы оттесняют старую породу. При этом в земной коре возникают чудовищные напряжения, что приводит к появлению многочисленных разломов и трещин. Эти же силы заставляют плиты земной коры перемещаться по всему земному шару в ходе процессов, называемых тектоникой плит.

Материки и климат

Постоянное изменение соотношения между сушей и морем, в свою очередь, существенно воздействует на климат. Ведь суша нагревается и охлаждается быстрее, чем вода. Поэтому в центре обширных массивов суши может царить страшная жара или, наоборот, жуткий холод. Это влияет на атмосферное давление над их поверхностью, а стало быть, и на весь климат нашей планеты.
В современную эпоху Северный полюс находится посреди замерзшего океана, со всех сторон окруженного сушей. Океанические течения несут с собой теплую воду с экватора вдоль восточных берегов Северной Америки и Азии прямо в Арктику. А вот в южном полушарии все наоборот: Южный полюс очутился точно в центре Антарктиды, окруженной океаном. В результате океанические течения раз за разом огибают этот материк, и там круглый год необычайно холодно.

Море наступает и отступает

По мере того как климат на Земле меняется, а полярные льды то расширяются, то вновь отступают, уровень моря также существенно колеблется. Когда уровень моря понижается, между материками возникают сухопутные "мосты" - вроде того, который ныне соединяет Северную и Южную Америку. Когда же уровень моря повышается, эти мосты скрываются под водой и образуются новые острова. Во времена последнего ледникового периода Британские острова соединялись с материковой Европой. А когда льды растаяли, уровень моря повысился, и па месте былой суши возникли Ирландское море и пролив Ла-Манш.
1 Конвекционные течения в мантии Горные породы, образующие мантию Земли, очень горячие и находятся под колоссальным давлением. От этого они становятся похожими на очень густой сироп, то есть приобретают текучесть. Поднимаясь к поверхности Земли, горячие горные породы постепенно охлаждаются и начинают двигаться обратно в нижние слои. Если в тех местах, где горячие породы поднимаются к поверхности, земная кора недостаточно прочна - они продавливают ее, образуя срединно-океанические хребты, рифтовые пояса и цепи вулканических островов. Подобные конвекционные течения - главная движущая сила, вызывающая перемещение плит земной коры.
2 Срединно-океанические хребты Срединно-океанические хребты образуют гигантскую подводную горную систему длиной свыше 65 000 км и шириной до 5000 км. В некоторых местах они поднимаются с морского дна на высоту до 3500 м. Иногда вершины этих хребтов выступают над поверхностью океана, образуя вулканические острова. Пример такого острова - Исландия. Вдоль этих хребтов горячие расплавленные породы постоянно изливаются и, затвердевая, образуют новую земную кору. Новые горные породы, формируясь вдоль хребтов, оттесняют породы, возникшие раньше, все дальше и дальше от хребта. Постепенно плиты земной коры разрастаются и начинают напирать на соседние плиты. Этот процесс называют расширением морского дна.
3 Исчезающие горные породы Новообразованные горные породы, отодвигаясь все дальше и дальше от срединно-океанического хребта, покрываются осадочным слоем, образующимся в результате эрозии самого хребта.
4 Столкновение двух плит земной коры В данном случае одна плита земной коры подлезает под край соседней плиты. Чудовищные силы, вызывающие подобные процессы, часто служат причиной разрушительных землетрясений.
5, б Вулканические горы Горные породы, образующие одну плиту, вталкиваясь глубоко под другую (на глубину до 100 и более км), все больше раскаляются и подвергаются колоссальному давлению. В результате они размягчаются и в конце концов
становятся вязкими и текучими: превращаются в магму. Эта магма устремляется вверх через слабые участки земной коры к поверхности Земли, образуя вулканы. Северная часть Тихоокеанского бассейна изобилует действующими вулканами (а также и землетрясениями), что объясняется постоянным давлением разрастающейся Тихоокеанской плиты.
7 Новые горные складчатости Колоссальные напряжения, возникающие в местах столкновения двух плит, вполне достаточны для того, чтобы смять гигантскую толщу осадочных пород и вытолкнуть образовавшуюся складку вверх, создавая тем самым новые горные системы.
8 Острова
Горные складки меньших размеров, возникающие на морском дне, приводят к образованию цепей островов.
9,10 Глубоководные впадины Если плита земной коры, несущая на себе часть океанского дна, "заталкивается" под соседнюю плиту, то образуется глубокая океаническая впадина, или желоб. Подобные впадины могут достигать
от 8 до 11 километров в глубину и тысяч километров в длину. К примеру, глубина Марианской впадины в Тихом океане превышает 11 км.
11,12 Островные дуги Магма может подниматься к поверхности Земли из так называемых "горячих мест" в мантии, образуя вулканические острова. По мере того как плиты земной коры медленно "проплывают" над таким "горячим местом", старые вулканы потухают и возникают новые. Это приводит к появлению длинной цепи вулканических островов. Некоторые из таких островов со временем могут разрушиться, и на их месте остаются подводные горы, по-английски 'именуемые "симаунтс".

Земная кора состоит из ряда огромных плит, очень медленно перемещающихся по земному шару. В так называемых субдуктивных зонах, где две плиты движутся друг относительно друга, эти плиты могут коробиться по краям либо одна из них может подлезать под другую. В зонах срединно-океанических хребтов плиты, напротив, отодвигаются одна от другой. За время, пока расплавленные горные породы выходят на поверхность и затвердевают, там образуется новая земная кора.