Курсовая Происхождение и развитие океанов. Происхождение и развитие океанов
 Скачать 0.51 Mb.
|
|
Аккредитованное образовательное частное учреждение высшего образования «Московский финансово-юридический университет МФЮА» (МФЮА) КАФЕДРА «Землеустройство и кадастры» (полное наименование кафедры) УТВЕРЖДАЮ Заведующий кафедрой Кандидат экономических наук, доцент (ученая степень, ученое звание) Бутылина М.П. (подпись) (Фамилия И.О.) « » 20 г. по дисциплине: (дата) КУРСОВАЯ РАБОТА «Инженерная геология» (название дисциплины в соответствии с учебным планом) на тему: «Происхождение и развитие океанов» (название курсовой работы в соответствии с приказом о закреплении тем и назначении руководителей курсовых работ) Направление подготовки (специальность) 21.03.02 Землеустройство и кадастры (код, наименование направления подготовки (специальности) Профиль (специализация) Управление недвижимостью (наименование профиля (специализации) Автор работы Некрасов П.А. 29224469 « » 20 г. 2 01ЗКз5110 (Фамилия И.О.) ИНС (дата) курс группа Руководитель работы « » 20 г. Кондольская А.А (должность) (подпись) (дата) (Фамилия И.О.) Работа защищена с оценкой (оценка прописью) « » 20 г. (должность) (подпись) (дата) (Фамилия И.О.) Москва 2022 (город) 2 Оглавление Введение................................................................................................................... 3 Глава 1. Происхождение и развитие океанов ....................................................... 5 1.1 Первые гипотезы о происхождении океанов............................................... 5 1.2 Подтверждение гипотезы спрединга............................................................ 9 1.3 Альтернативные гипотезы происхождения материков и океанов Взгляды на причины изменений земной коры и прочих процессов .......... 11 Глава 2. Этапы развития океанов......................................................................... 15 2.1 Стадия внутриконтинентального рифтообразования или магматизм «горячих точек».................................................................................................. 15 2.2 Расширение (спрединг) океанического дна и поглощение (субдукция) океанической плиты........................................................................................... 22 2.2 Столкновение в системах "континент-континент" и "континент- дуга" (коллизия) ........................................................................................................... 25 Глава 3. Современное состояние океанов........................................................... 27 3.1 Международно-правовой режим эксплуатации ресурсов Мирового Океана.................................................................................................................. 27 3.2 Биогеографическое районирование Мирового океана ............................. 29 3.2 Экономические основы использования ресурсов Мирового Океана..... 31 Заключение ............................................................................................................ 41 Список использованной литературы ................................................................... 43 3 Введение Из 510 млн. кв. км площади земного шара на Мировой океан приходится 361 млн. кв. км, или почти 71% (южное полушарие более океаническое — 81%, чем северное -61%). Океаническая часть земной поверхности — наиболее крупный горизонтальный компонент географической оболочки. Сам факт существования глобальной неоднородности (материковость — океаничность) в сочетании с географической широтой и высотой определяет главнейшие особенности природы Земли. Кроме того, суша и океан распределены по поверхности Земли неравномерно. Асимметрия суши и океана влечет за собой асимметрию в распределении всех остальных компонентов природы: климата, почв, животного и растительного мира; оказывает влияние на характер хозяйственной деятельности человека. Таким образом, познание географических объектов, явлений, процессов невозможно без изучения природы Мирового океана, поэтому актуальность темы работы велика. Средняя глубина Мирового океана — около 4 тысяч метров — это всего только 0,0007 радиуса земного шара. На долю океана, учитывая, что плотность его воды близка к 1, а плотность твердого тела Земли — около 5,5, приходится лишь малая часть массы нашей планеты. Но если обратиться к географической оболочке Земли — тонкому слою в несколько десятков километров, то большую ее часть составит именно Мировой океан. Поэтому для географии он важнейший объект исследования. В системе наук о Земле важное место занимает океанология, охватывающая всю сумму знаний о Мировом океане и его взаимосвязях с материковой частью Земли и атмосферой. Современная океанология опирается на достижения физики, химии, биологии, геологии и сама вносит существенный вклад в развитие этих наук. Целью написания работы является изучение вопросов происхождения и развития океанов. 4 В связи с поставленной целью определим задачи работы: 1. Изучить вопросы происхождения и развития океанов; 2. Проанализировать этапы развития океанов; 3. Охарактеризовать современное состояние океанов. Объект исследования – мировой океан. Предмет исследования – геологические процессы, послужившие причинами происхождения и развития океанов. Для написания работы были использованы следующие методы исследования: − метод анализа (выделение и изучение отдельных частей явления); − системный подход (рассмотрение объекта или явления как системы); − метод дедукции (принцип «от общего — к частному»); − метод индукции (формирование выводов о явлении на основе изучения частных признаков); − метод классификации (группировка явлений по определённым признакам). Информационной базой работы является научная и нормативная литература, интернет–ресурсы, журнальная и публицистическая литература, методологической основой – исторические и географические данные. Обоснованием для статьи послужила серия работ экологов, географов, океанологов, в том числе тех, которые занимаются вопросами происхождения и развития океанов. Поэтому при создании данной работы были использованы труды ученых в области экологии и океанологии. 5 Глава 1. Происхождение и развитие океанов 1.1 Первые гипотезы о происхождении океанов Вопрос о происхождении океанов и материков встал перед человечеством еще в эпоху античной цивилизации. Наиболее естественным казалось представление, что современные океаны являются реликтами первичного океана, покрывавшего всю поверхность Земли. Гипотеза о том, что древние континенты были частью единого континента, соединяющего два тектонических поля, получила название тейядеизма. Она базировалась на представлениях о целостном, но дискретном строении земной коры и современном ее делении на тектонические плиты. Тейядеисты полагали, что после образования Атлантического океана он существовал еще несколько десятков миллионов лет и постепенно погрузился в морскую пучину. В конце XVIII века формируется представление о дрейфе континентов. Оно было постулировано Р. Фултоном, французским ученым, открывшим к тому времени периодическую систему элементов и создавшим основы структурной геологии. К середине XIX века было установлено, что земная кора обладает неоднородностью строения. Размеры крупных блоков земной коры зависят от их литологического состава и возраста, а расслоение земной коры происходит неравномерно. Наибольшие изменения произошли на дне Тихого и Индийского океанов. Но, по мнению сторонников этой гипотезы, материк Антарктида не мог существовать в течение двух миллионов лет. Диоген Лаэртский (VI в.) писал: «Миф о Кроносе и Тейе, который повествует о происхождении воды, имеет в особенности много сторонников на Востоке и остается верным и в наши дни. Говорят, что сначала солнце и луна светили без лучей, а потом стали сиять благодаря воде». Эйнштейн показал, что в океанах отсутствуют твёрдые частицы, вообще отсутствует газ, а так же они не питают небесные светила. Но этих научных доказательств недостаточно для признания существования океанов, 6 так как последняя научная революция разрушает современные представления об океанизме. Но гипотеза не исчезла и продолжает дискуссию в рамках современной физики. Серьезный удар по этим представлениям был впервые нанесен в конце XIX — начале XX в. австрийским геологом Э. Зюссом. Работая над своим знаменитым сочинением «Лик Земли» — первым обзором геологического строения всей нашей планеты, Э. Зюсс обратил внимание на поразительное сходство геологического строения и, в частности, последовательности верхнепалеозойских — нижнемезозойских отложений и содержащейся в них фауны и флоры Африки, Мадагаскара и Индостана, ныне разделенных Индийским океаном; Обследовав Средиземное и Черное моря, а также Каспийское море, он пришел к выводу, что до начала кайнозоя эти моря были соединены узким проливом (каналом). В кильватерном следе, отросшем за кормой его корабля, был обнаружен хвост кита длиной около 12 километров. Вместе с Л.С. Бергом (1885) и В.Я. Струве (1886) Э.Зюсс предложил вариант механизма, позволивший объяснить псаммо- и мегакариоэктазиоз. По их мнению, рифтовый вулканизм, океанические ивулизионные процессы «отнесли в кайнозаоемское время образовавшиеся в этих бассейнах подразделения системы Панамского перешейка и соединявшие их долины». В результате исследований, выполненных Л. С. Берг, В. Я. Струдом и К. Г. Эвальдом в конце IХ начале ХХ вв. был сделан вывод о несомненном «солидарном, единообразном и непрерывном» освоении всей земной поверхности в течение палеозоя. Кроме того, была высказана мысль о «близости (по геологическим и палеогеографическим данным) скелета центральной части Индийского субконтинента, а следовательно, и Инда, и Тигра и Евфрата, согласовав свое представление с данными о распространении и мощности осадочных бассейнов». Итак, выяснилось, что эволюция геологического вещества Земли была подчинена известному единству, сложному взаимосогласованному механизму, выражающемуся в 7 появлении единых, дошедших до нас форм, несогласованных, разорванных в прошлом геологических образований, в первую очередь, — рифтогенных формаций, мезокарио- и эндокариосферных и опускающихся кор. Принципиально иная гипотеза была предложена ранее А. Вегенером. Она предполагала горизонтальное перемещение материков на тысячи километров. Предположения о подвижности материков начали высказываться еще в XIX в., но научно разработанная гипотеза, получившая название мобилизм, впервые была сформулирована в 1912г. А. Вегенером. Согласно мобилизму, процесс формирования океанов и континентов продолжался до их соединения. Гладкая лента застывшей воды, местами утолщающаяся, а местами утончающаяся, придала континентам плавные очертания. К сожалению, несмотря на ее сравнительно короткий срок разработки, мобилизм был вполне доказан только в 1964г., когда группа американских учёных провела несколько тщательно проработанных экспериментов. В рамках этой концепции акцент был сделан на биологические механизмы, связывающие формирование материков с изменением климата. Температура, уровень воды, направление и сила ветров, связанные с циклонами и антициклонами, дали ученым возможность выдвинуть гипотезу о том, что формирование первого океана связано с деятельностью первого ледника. С таянием арктических льдов на обширных территориях континенты начали потихоньку опускаться под воду. Эти процессы способствовали образованию впадин, в которых вскоре образовались океаны. С отступанием ледников на более низкие широты образовалось достаточно места для обилия суши, и постепенно сформировалась Земля. На основе этой смелой теории сравнительно недавно была предложена так называемая "глобальная тектоника плит", ставшая популярной, но не обладающая, к сожалению, достоинствами концепции Вегенера. Вегенеровская теория движения материков переживала периоды признания и опровержения. Отталкиваясь от зюссовского представления о 8 Гондване, Вегенер предположил, что Гондвана занимала лишь площадь, равную суммарной площади материков, ранее ее составлявших, вместе с их подводными окраинами. На эту мысль его навело сходство очертаний материков ныне разделенных Атлантическим океаном (Южная Америка и Африка). Распад Гондваны, вернее Пангеи, которая включала и северные материки, сопровождался раздвигом этих материков, обнажившим, по А. Вегенеру, базальтовый слой коры, составивший их ложе. Причиной распада Гондваны являлись, по его мнению, силы вращения Земли. Между тем немецкий исследователь О. Хильгенберг в 1933 г. высказал предположение о том, что первоначально, вплоть до мезозоя, Земля имела меньшие размеры и вся была покрыта континентальной корой, а затем испытала расширение, следствием чего и были раздвиг материков и образование океанов. Ни гипотеза перемещения материков Вегенера, ни гипотеза расширяющейся Земли Хильгенберга, несмотря на первоначальный успех, не завоевали всеобщего признания, и в 40—50-е годы нашего века среди европейских геологов преобладали идеи Зюсса — Архангельского — Белоусова, а среди американских — постоянства океанов. Последнее объясняется тем, что на материк Северной Америки трансгрессии в фанерозой неизменно распространялись со стороны Атлантического и Тихого океанов. В США, в штате Нью-Йорк, под руководством В. Кокрока начались регулярные глубинные буровые работы на хребте Маринер (лишь одно из его ответвлений достигает семи тысяч метров). Благодаря этим буровым работам удалось обнаружить в центральной части хребта широкий разлом, раздвигающий пласты пород, как если бы они до сих пор лежали в складках огромной складки, которая простирается на шесть тысяч километров вдоль Атлантического побережья. Кокрок решил в сотрудничестве с коллегами произвести раскопки на хребтах Линкольна и Айдахо. Оказалось, что движение горных пород под их обрывами ничем не отличается от того, что наблюдается на хребете Маринер. Таким образом, горная порода, покрывающая хребты в двух странах, нигде 9 не смещается под действием гравитации Земли. В геологии эта гипотеза о существовании разломов под океаническими хребтами называется теорией «деформаций Декарта». Вероятность того, в результате скольких тектонических движений она была доказана, весьма велика. Но это лишь один способ проверить гипотезу о «спрединге». Существует и другой — попробовать определить время образования хребтов по их магнитным свойствам. Измерения магнитного поля на земной поверхности, выполненные в Северном полушарии с помощью самых точных приборов, показывают, что никаких признаков тектонической активности на Земле не было уже очень давно. Магнитное поле Земли в последние десятилетия изменяется только за счет спутниковых измерений, проводимых один раз в десять лет. Если и в этом случае эталонная карта магнитного полюса будет верна, конец света наступит очень не скоро. Хотя наличие разломных структур в районах с наиболее сильными магнитными бурями и считается прямой уликой в пользу существования разломной тектоники литосферных плит, теоретически можно допустить возможность образования разлома под Атлантическим океаном в результате столкновения нашей планеты с другим небесным телом. Все же пока эта теория имеет не более достоверный характер, чем гипотеза Спрединга. 1.2 Подтверждение гипотезы спрединга Вся совокупность этих разнообразных данных настолько убедительно свидетельствует в пользу гипотезы спрединга, что она стала практически общепринятой. Характер осадков может быть определен по глубине с проверкой по данным бурения. Таким образом, родилась новая наука — палеоокеанология. С тех же позиций раздвиговой теории образования океанов хорошо объясняются особенности строения пассивных окраин континентов. Нижний 10 осадочный комплекс этих окраин, заполняющий грабены и полуграбены фундамента, отвечает стадии раздвига, протекавшего еще в континентальных условиях, с последующим проникновением морских вод. Этому раздвигу и обязаны «клавишная» структура поверхности фундамента, утонение континентальной коры, а в последующем и начало ее разрыва с проникновением морских вод и нередко соленакоплением и излияниями базальтов. Это так называемая стадия рифтинга (Рисунок 1.1, А). Затем наступает полный разрыв континентальной коры и подъем базальта, с образованием океанской коры вначале в узкой полосе, как в современном Красном море и Калифорнийском заливе. Это уже начало стадии спрединга (Рисунок 1.1 Г), в которую на континентальных окраинах, приобретших однообразный наклон в сторону океана, накапливается плащ морских осадков. При этом окраина, судя по изменению состава осадков, испытывает погружение, опережающее их накопление. Это погружение связано, как и в океане, с остыванием литосферы, либо в стадию рифтинга тепловой поток должен был быть высоким, а также с всевозрастающей нагрузкой осадков. Рисунок 1.1 - Зарождение (А) и развитие (Б) континентального рифта, его переход в межконтинентальный (В), начало (Г) и развитие (Д) спрединга. По В.Е. Хаину (1984 г.) 1 — континентальная кора; 2 — кора «переходного» типа (утоненная и переработанная континентальная); 3 — океанская кора (вверху — слой осадков); 4 — разогретая и разуплотненная» мантия; 5 — 11 континентальные осадки; 6 — эвапориты; 7 — мелководные морские осадки; 8 — щелочные вулканиты; 9 — толейтовые базальты; 10 — нормальная мантия; 11 — вулканы 1.3 Альтернативные гипотезы происхождения материков и океанов Взгляды на причины изменений земной коры и прочих процессов тектоники складывались еще с античных времен. Тогда существовали две основные школы: нептунистов и плутонистов. Нептунисты доказывали, что передовые вершины земной коры отделены от прежних частей мира некими перемычками, а из-за них могут происходить землетрясения. Плутонисты, наоборот, утверждали, что основные отложения и породы пластов образовались в результате поднятия земли так давно, что говорить о каких-либо толчках уже не приходится. Согласно нептунистам, изменения в земной коре и океанах происходили спонтанно и прямо обусловлены естественными причинами. Они пытались объяснить все причины тектонических и вулканических движений в основе сосуществования тектонической и вулканической плит. Например, считается, что где-то внутри Земли есть мощная трещина, которая, расширяясь и сужаясь, двигается по земной коре. Соответственно все разломы тектонически обусловлены. Есть и другие теории, связанные с изменением земной поверхности. Например: в результате движения тектонического фундамента или при воздействии гравитационного движения твердой земной коры происходит деформация земной поверхности (изменение ее формы). В результате этих сдвигов происходят перемещения литосферных плит. В первом случае секторы движутся относительно друг друга, а во втором - относительно центра Земли. Наиболее известные принципы смещения географических полюсов или выделения регионов называется перекрутом тектонических плит. 12 Лорд Хоуэлл предположил, что скорость вращения Земли должна увеличиваться. Это произошло вследствие большого центрального давления, которое соответствует центру Земли, и из-за магматических потоков, устремляющихся к центру с севера и юга. Однако ему не удалось достигнуть правдоподобия, и в настоящее время считается, что его модель была неверна. Ученый из Калифорнийского технологического института Кристин Вогель предположила, что Земля вращается быстро, используя теорию Лоренца. Эта версия основывается на том, что центробежная сила значительно превосходит гравитационную и создает обратное давление в земной коре. Вогел была первой женщиной, которая работала с данными GPS, и она предположила иное начало геологической истории Земли, но она так и не смогла обнаружить данных, подтверждающих её теорию. Все эти теории существовали до начала XIX века. Позже начались поиски возможного внешнего воздействия (землетрясения, извержения вулканов и т. д.). Большинство из этих теорий основывалось на изучении флоры и фауны. Но чтобы правильно объяснить такие процессы как, например, перемещение литосферы, потребовалось бы глубоко изучить физические процессы, происходящие в недрах Земли. Земля геологически не статична. Существует несколько естественных процессов, которые производят изменения в земном шаре. Но при этом есть и факторы, которые заставляют эти процессы происходить. В результате научных споров возникла третья школа - тектонистов, которые, исходя из простого здравого смысла, решили, что в эволюции Земли нет ничего странного: ни больших (более одного миллиона лет) перерывов в образовании всех веществ, ни перерывов, связанных с оледенением. О начале притока органического вещества говорило само наличие живых организмов. Несомненно, что нынешний материк, к которому мы все привыкли, появился гораздо раньше, чем его нынешнее местоположение. Не было и каменноугольного периода, которого, как известно, не было в том смысле, что тогда не было воздуха, не могло возникнуть и органических веществ. Тем 13 более нет его в том объеме, который они содержат, - в частности, в угле. Даже окаменелости птиц и членистоногих появились только в девоне. Но эти мысли не мешали естествоиспытателям тех времен изучать процессы эрозии горных пород и забывать законы сохранения вещества. Они считали, что теперь-то все точно установлено, и надо только искать свидетельства в вещественной природе процесса. Произошло накопление знаний в одной из областей знаний. В начале 1840-х гг. английские геологи Фицрой и Келлог независимо друг от друга пришли к выводу, что образование горных пород связано с движениями земной коры. И, значит, для сохранения жизни на Земле следует искать центры тектонических движений - в вулканах, тектоноопасных областях земной коры, впадинах, трещинах. Историки науки всегда признают, что все это - факты, противоречащие построениям древнегреческих астрономов - протовеганцев. Но речь шла о центре, который, не понимая сущности движений земной коры (т.е. тот самый "нервный узел", который и должен был взорваться), пытались найти в вулкане, расселины и пр. Таким образом, на протяжении человеческой истории появлялись и сменяли друг друга большое количество гипотез, касаемых деформации земной коры и формирования складчатых структур. Старые гипотезы опровергались последними научными данными, и вместо них приходили новые, которые через какое-то время ждала та же участь. В настоящее время признанной является гипотеза тектоники литосферных плит как наиболее соответствующая знаниям рубежа XX–XXI вв. Однако и она не отвечает на все поставленные вопросы. А это значит, что наука не будет на месте. Однако у всех этих гипотез были и свои сторонники. Многие ученые, занимающиеся разработкой гипотез о деформации Земли и о образовании складчатых областей, неоднократно высказывали мысль о том, что горные породы Земли являются результатом глубокого воздействия гравитации на разогретые участки земной коры. Наиболее близким к выводу о тотальном 14 влиянии гравитации были Гипотеза погруженных континентов (1929), Гиперборейская модель (1936) и гипотеза древнего метеоритного вещества (1944). В настоящее время именно предположение о палеоклимате стало доминирующим в науке о Земле. 15 |