Вопрос №2. Современные движения литосферных плит и методы их изучения.

Систематическое изучение современных движений началось в конце XIX в.; таким образом инструментальные исследования ведутся уже в течение столетия, но прогресс был достигнут в этой области за последние 2 столетия. Раздел науки – актуотектоника.

Методы определения абсолютных движений плит

вертикальные движения - колебательный характер:

1) водомерный метод - наблюдения за изменением положения уровня моря, изменения из-за:

· эвстатические колебания уровня Мирового океана (изменение V воды или рельефа дна)

· поднятие или опускание берегов

В последнее столетие - повышение уровня океана со скоростью примерно 1,2 мм/год. Оно вызвано скорее всего таянием ледниковых щитов Антарктиды и Гренландии.

2) метод повторного нивелирования – определение высот точек земной поверхности относительно избранной точки или уровня моря (Увязывают между собой измерения вдоль различных линий и привязывают их к уровню океана в портах, где ведутся водомерные наблюдения).

· для выявления современных вертикальных движений суши (используют для строительства железных дорог)

Вертикальные движения происходят со скоростью от долей до несколько миллиметров, реже более10 мм/год.

Знак движений и структур не всегда совпадает: так, Прикаспийская впадина по данным нивелировок испытывает поднятие, а Урал с прилегающими районами — опускание.

На платформах колебательный характер вертикальных движений проявлен четче, чем в подвижных поясах. В подвижных поясах вертикальные движения более дифференцированы по площади (волны поднятий и опусканий уже, чем на платформах, а скорость движений больше).

горизонтальные движения - направленный характер:

Суммарная амплитуда за определенный интервал времени намного превышает амплитуду вертикальных движений.

Методы повторного измерения расстояния между отдаленными пунктами:

· с помощью лазерных отражателей, установленных на Луне или на искусственных спутниках Земли

· с помощью регистрации радиосигналов от квазаров (длиннобазовый радиоинтерферометрический метод). Точность определения относительного смещения плит достигла порядка см в год. (# смещение Памира в сторону Тянь-Шаня – 2 см/год)

В последние годы придается большое значение изучению современного напряженного состояния земной коры и всей литосферы, и соответствующие исследования ведутся в международном масштабе. Существует 3 основных метода определения знака и ориентировки напряжений в земной коре:

ü метод определения характера смещений в очагах землетрясений (сейсмофокальный механизм);

ü изучение ориентировки и знака перемещений по геологическим индикаторам – сколовым трещинам, штрихам и бороздам на зеркалах скольжения и др.

ü изучение напряженного состояния пород в буровых скважинах и горных выработках (штольнях, шахтах).

Изучение напряженного состояния земной коры и литосферы удачно дополняет материалы регистрации современных тектонических движений и дает возможность получить более полную картину современной тектонической активности и геодинамики.

Вопрос №3. Влияние климатических изменений на эволюцию и пространственную дифференциацию органического мира в океанах и на континентах .(Вообщем в ответе на данный вопрос внимание акцентировано на изменение климата в исторической перспективе.)) А также вы наблюдаете схематические рисунки основных представителей биосферы на каждую из значимых эпох)

Необратимые и длительные процессы (десятки и сотни млн лет) определяются эндогенными геологическими причинами, а средние и особенно короткие периоды (десятки и сотни тысяч лет) обусловлены как космическими, так и экзогенными и эндогенными процессами.

Очень чутким показателем климата служат организмы. Климат обуславливает зональность распределения организмов и сказывается на особенностях их внешнего вида, в частности размерах. Кроме того климат отражается на разнообразии видового состава фауны и флоры, определяет сезонные изменения строения многих строения многих организмов. Наиболее простым способом палеоклиматического анализа древнего органического мира является выделение биогеографических зон и провинций. Особенно четко они намечаются по флоре суши, менее заметны в море.

Изменения климата Земли в исторической перспективе.

Со времени формирования Земли из протопланетного облака происходили сильные изменения в температурном режиме ее поверхности. После того, как почти прекратились бомбардировки Земли кусками протопланетного вещества, распалась большая часть радиоактивных изотопов элементов, уменьшилась диссипация энергии приливов (благодаря отодвиганию Луны), и произошла значительная гравитационная дифференциация земного вещества, эти источники тепла стали слишком слабы, и основными факторами, влияющими на температуру всей поверхности Земли в целом, остались только поток солнечной энергии, поступающей к Земле, а также условия прохождения его и переизлученного потока через атмосферу. Т.е. основными факторами остались только солнечная светимость, пропускание земной атмосферой солнечного излучения, а также парниковый эффект.

В начальный момент существования Земли, около 4,5 млрд. лет назад, солнечная светимость составляла примерно 1/3 часть от нынешней величины – это связано с тем, что хоть звезда типа Солнца в стабильной фазе своего существования почти не меняется, некоторые медленные изменения все же происходят – водород в ядре постепенно выгорает, и это приводит к очень медленному, но все таки заметному постепенному росту светимости.

Если в катархее большая часть земной поверхности была расплавлена (особенно значимую роль тут вероятно играла кинетическая энергия соударения с выпадающими на поверхность кусками протопланетного вещества), то в первой половине архея температуры на поверхности уже опустились до уровня примерно 150 градусов Цельсия и даже ниже, что в условиях мощной атмосферы с высоким давлением, позволило начать конденсироваться водяным парам. Наличие жидкой воды включило механизмы геохимического, неорганического механизма вывода углекислого газа из атмосферы. В это время температура опустилась примерно до 70-90 °С, и сохранялась на таком уровне почти до конца архея. К концу архея, примерно около 2,5 млрд. лет назад значительно уменьшилась тектоническая активность, что уменьшило дегазацию недр. Ускорился и вывод углекислого газа из атмосферы. В результате всего за сотню-полторы миллионов лет основные запасы углекислого газа были выведены из атмосферы, наступило первое в истории земли мощное оледенение, известное как гуронское. Оно продолжалось более сотни миллионов лет, и средняя температуры на поверхности Земли на уровне моря в это время составляла менее 10 °С. В дальнейшем все же произошло некоторое накопление углекислого газа в атмосфере, и температуры повысились, хотя так и не достигли архейских значений. Средние температуры большей части протерозоя составляли около 35-40 °С, как показывают исследования

В период примерно 900-600 млн. лет назад, на Земле вновь прошла череда сильнейших оледенений. Они были вызваны широким распространением к тому времени живых организмов, способных к фотосинтезу, причем в условиях, очень хороших для захоронения органики (отсутствие кислорода на океанических глубинах) и вывода углекислого газа из атмосферы на длительный срок. Периодическое чередование таких оледенений была вызвана, вероятно, изъятием очень больших объемов углекислого газа из атмосферы биотой, похолоданием и оледенением, и в конце гибелью большей части биомассы, что приводило к сильному сокращению вывода углекислого газа из атмосферы, его накоплению в атмосфере вновь, и опять к потеплению и возрождению жизни.

Но началу фанерозоя, около 600 млн. лет назад, в атмосфере накопилось уже очень много кислорода, кроме того, вода океанических глубин также насыщалась кислородом, благодаря совокупности биологических, так и геохимических факторов.

Итак, начиная с фанерозоя, изменения средней глобальной температуры в целом стали относительно небольшими, до 10-15 градусов. В основном, это была более теплая эпоха, по сравнению с современностью, хотя за это время и произошли три оледенения, не достигшие однако, масштаба оледенений протерозоя. Это оледенения на границе верхнего ордовика-нижнего силура (460-420 млн. лет назад), слабое оледенение верхнего девона (370-355 млн. лет назад), и наиболее мощное среди них, пермо-карбоновое (350-230 млн. лет назад), начавшеес в каменноугольном периоде. Связывают их с усилением вывода из атмосферы углекислого газа, с возраставшим в эти периоды потоком захоронения углерода (что отражено даже в названии каменноугольного периода). Кроме того, возможно на колебания климата с приблизительными периодами в 150-250 млн. лет (а именно столько проходит между великими длительными оледенениями) влияет накопление захороненого углерода в предыдущие эпохи.

После продолжительной, почти постоянно теплой мезозойской эры, температура опять начала постепенно падать. Падало и содержание углекислого газа в атмосфере – в начале кайнозоя оно было примерно в пять раз больше, чем в современную эпоху.

Описывая изменения климата в относительно холодные эпохи, необходимо особо выделить одно особо важное обстоятельство. После того, как общее понижение температуры достигало такой величины, что в районе полюсов температура опускалась довольно близко к 0 °С, к точке замерзания воды, на климат Земли начинали влиять очень сильно многие факторы, которые в теплые эпохи были малозаметны. Это происходит потому, что тогда даже малого влияния достаточно, чтобы в полярных районах начинали формироваться ледяные шапки, а значит, чтобы и возникала заметная обратная связь между небольшим первоначальным похолоданием, и ростом альбедо, что приводит к дальнейшему, уже большему похолоданию.

Так во второй половине эоцена благодаря тому, что ранее вплотную прижатая к Антарктиде Австралия оторвалась от последней, и начала дрейфовать в строну экватора, вокруг Антарктиды начало формироваться широтное циркумполярное течение, которое стало препятствием для притока к Антарктиде теплых вод, идущих от экватора, и это послужило толчком к началу формирования ледяного щита Антарктиды. В дальнейшем, уже в миоцене, после того, как и Южная Америка отодвинулась от Антарктиды, это широтное течение замкнулось, сформировалось окончательно, и полностью преградило доступ тепла, переносимого океаном, к Антарктиде. В результате, при том что продолжалось и снижение парникового эффекта, и сформировался столь мощный ледяной щит в Антарктиде.

Фиксация климатических изменений, происходящих на Земле удобнее рассматривать по циклам – Оледенение – межледниковье. Существуют индикаторы температурных пиков, как в океанах, так и на континентах.

С позднего рифея оледенения происходили на Земле регулярно. В палеозое -венде и позднем рифее было пять ледниковых максимумов – «Великих оледенений», которые повторялись через 150-160 млн. лет. Они указывают на существование четырех крупных климатических циклов. Последний – палеозойский отделен от плейстоценовго временным интервалом в 290 млн. лет. Самые крупные оледенения (плейстоценовое, позднепалеозойское и вендское) образуют циклы длительностью около 300млн лет. Отчетливая корреляция обнаружилась жежду оледенениями, тектоническими и магматическими событиями, но эти корреляции короткопериодных колебаний через 15-30 млн лет.

В теплые эпохи, наподобие мезозоя, градиент температуры между экватором и полюсом составлял около 15-20 градусов. В холодные эпохи, наподобие современной, когда возникало оледенение (сначала в приполярных регионах, распространяясь в сторону низких широт со временем), температура в приполярных регионах опускалась значительно сильнее чем на экваторе, на несколько десятков градусов, в то время как на экваторе изменения составляли всего несколько градусов. Градиент температуры между экватором и полюсами увеличивался при этом до 40-60 градусов.