Формування рельєфу Землі. Гіпотеза підняття. Гіпотеза контракції

Формування рельєфу Землі

Еволюція поглядів на походження Землі як планети і земної кори. Теорія тектоніки літосферних плит. Мезо-кайнозойський період розвитку рельєфу.

Науково обґрунтовані космогонічні гіпотези (космогонія – наука про походження і розвиток космічних тіл та систем: зірок, галактик, туманностей, Сонячної системи і всіх тіл, що до неї належать – Сонця, планет (з Землею включно), супутників, астероїдів, комет, метеоритів. Вивчення космогонічних процесів – одне з головних завдань астрофізики) з'явилися в античності, а потім розвинулися у Новий час (гіпотези Р. Декарта, Г. Лейбніца, Ж.-Л. Леклерка де Бюффона, І. Канта, П.-С. Лапласа).

За сучасними уявленнями В. Рудника, Е. Соботовича, "сценарій" розвитку Сонячної системи такий:
утворення Сонця і дещо сплющеної туманності, що оберталася, з міжзоряної газопилової хмари, імовірно, під впливом вибуху наднової зірки неподалік;
еволюція Сонця і навколосонячної туманності з переданням електромагнітним чи турбулентно-конвективним способом моменту кількості руху від Сонця планетам;
конденсація "пилової плазми" в кільця довкола Сонця, а матеріалу кілець – у планетезималі;
подальша конденсація планетезималей у планети;
повторення подібного процесу навколо планет з утворенням їхніх супутників.

Це тривало порівняно недовго – 100 млн років. Низка дуже складних процесів спричинила розігрівання давньої Землі (збільшення ущільненості, сильніші від теперішніх припливи, внутрішні реакції з виділенням тепла), утворення твердого ядра, рідкої мантії та початок формування рідкої кори. Таким був, на думку М. Муратова, перший етап розвитку земної кори, який тривав близько 1 млрд. років.
На другому етапі утворилася базальтова земна кора (О. Павлов у 1922 р. назвав цю стадію "місячною"). Первинна кора була тонкою, її легко проламували моря лав. Базальти, габро, деякі ультраосновні породи утворили нижній шар сучасної земної кори. Тоді існувала й первинна атмосфера. Ця стадія протривала доти, доки первинна кора не охолодилася до температури +100°С, і водяна пара, яка виділялася внаслідок дегазації магми, почала конденсуватися, утворюючи первинну гідросферу. З гідросферою виникли й екзодинамічні процеси: ерозія руйнувала породи, переносила уламки, які відкладалися тепер уже в осадові породи.
Під час третього етапу (археозой-перша половина протерозою, 3,8-1,6 млрд. років тому) сформувалася гранітно-метаморфічна кора давніх платформ (кратонів). У цьому формуванні виділяють три періоди: 1) догеосинклінальний, коли нагромаджувалися потужні товщі осадових порід; 2) протогеосинклінальний, коли осадові й вулканогенні породи зминалися в складки, зазнаючи метаморфізму і гранітизації (граніт – це кисла порода з великим вмістом SiО2, для його утворення потрібно, щоб до основної магми потрапила значна домішка SiО2, яка й надходила з осадових відкладів і завдяки процесам метасоматозу – це природний процес, що полягає в заміні одних мінералів гірської породи земної кори іншими зі зміною її хімічного складу за сталого об'єму); 3) утворення справжніх геосинклінальних прогинів раннього протерозою, які спаяли давні археозойські масиви між собою, а також утворення на архейських масивах раннього платформного (протопласт-формного) чохла. До давніх платформ належать п'ять великих і чотири невеликі у Євразії, три в Африці, дві у Північній Америці, по одній в Австралії, Антарктиді та Південній Америці.
Четвертий етап – формування складчастої основи молодих платформ (1500-240 млн. років тому). На відміну від кратонів, молоді платформи мають тонший гранітно- метаморфічний шар, утворилися внаслідок геосинклінальних процесів і, зрештою, облямовують старі платформи. На цьому етапі відбулося щонайменше чотири епохи складчастості: давніша байкальської (не має уніфікованої назви), байкальська, каледонська, герцинська. Унаслідок усіх цих процесів утворилися материки з давніми і молодими платформами, що ускладнені щитами, антеклізами, западинами (авлакогенами, перикратонними прогинами, синеклізами), а також різними розломами і флексурами.
На п'ятому етапі (мезо-кайнозой) особливу роль відігравав епіплатформний орогенез, унаслідок якого розпалася Гондвана, сформувалися великі гірські масиви на материках на місці молодих геосинклінальних областей, вторинні западини океанів, западини внутрішніх морів, рифти в океанах, Африці, а також на Байкалі. Мезо-кайнозой називають ще геоморфологічним етапом розвитку Землі. Вперше такого висновку дійшли І. Герасимов і Ю. Мещеряков (1964).
У процесі генералізованого розгляду великих нерівностей Землі постає запитання: у яких співвідношеннях тепер є масиви окремих континентів і басейни океанів з головними елементами геологічної структури Землі? Розвиток літосфери можна описати так: від океанічної кори через кору перехідних типів до континентальної кори. Відповідно, геотектурами будуть: 1) материкові виступи (типова континентальна кора, рельєф давніх щитів і плит); 2) океанічні западини (кора типового океанічного типу); 3) перехідні між ними утворення (крайові, або берегові; внутрішні, або материкові, що відповідають молодим платформам, корам мезозойської і кайнозойської складчастостей, включно з відродженими).
На думку авторів, найважливішими у формуванні сучасного вигляду Землі були процеси утворення двох систем перехідних геотектурних елементів. Це відбувалося у значній частині мезозою і всьому кайнозої. Саме цей етап пропонують називати геоморфологічним, на відміну від давнішого геологічного й ще давнішого догеологічного.
Найважливіша з підстав для виділення геоморфологічного етапу – формування головних рис сучасної поверхні Землі і сучасного розподілу суші та моря. Молоді платформи поз'єднували старі "ядра", ще більше усе "посклеювали" молоді гірські системи і міжгірські западини, в Океані остаточно змоделювалася берегова лінія.

Окрім цього, у самому етапі І. Герасимов виділив три макроцикли:
- макроцикл формування базальної поверхні вирівнювання (глобального пенеплену). На неї накладалися тектонічні деформації, денудаційні перетворення й акумуляція, тому абсолютна висота її різна;
- макроцикл формування денудаційного ярусного рельєфу (у зниженнях – акумулятивно-пластового) у кайнозої. Наявність локальних ярусів замість обширних поверхонь вирівнювання свідчить про загальну тектонічну динаміку тодішньої поверхні;
- макроцикл терасового геоморфологічного розвитку, приблизно межа неогену й антропогену. Зростання льодовиків спричинило коливання рівня Океану, а це, відповідно, - зміни гідромережі.

Однак яким же був шлях до такого розуміння розвитку геотектур? Ученим треба було пояснювати не тільки процеси утворення і перетворення певних порід, а й те, чому всі океани, окрім Тихого, молодші від материків, відповідно, що було на цих місцях до їхнього утворення і чи було?

Тривалий час панувала заснована на біблійному вченні теорія катастрофізму, коли всі зміни земної поверхні, і не тільки, трактували як наслідок серії катастроф, хоча у XVIII ст. М. Ломоносов і Дж. Геттон (Hutton) створили перші наукові гіпотези розвитку структури земної кори – гіпотези підняття, розроблені вже у XIX ст. у Німеччині А. фон Гумбольдтом і Л. Бухом. Тоді ж теорії катастрофізму поступилися місцем теоріям уніформізму, що ґрунтуються знову ж таки на вченні Дж. Геттона (1785). У таких теоріях панували уявлення про те, що всі зміни, спостережувані тепер, були і в минулому, а тому ними можна пояснити походження всіх форм земної поверхні. Головний принцип уніформізму – сучасне є ключем до минулого. У середині XIX ст. гіпотезу підняття змінила гіпотеза контракції Е. де Бомона: земна кора стискається під впливом зменшення об'єму земної кулі, що вистигає. У 50-80-ті роки XIX ст. американці Дж. Голл (1859), Дж. Дена (1873), француз М. Бертран (1887) започаткували вчення про геосинкліналі, згодом доповнене вченням про платформи (росіяни О. Карпінський, О. Карпов та ін.). Ці два вчення утворили стрижень загального уявлення про еволюцію структури земної кори: геосинкліналь – ороген – платформа. Вже у 40-х роках XX ст. з'ясували, що платформи у процесі тектонічної активізації можуть знову перетворюватися у гірські споруди – вторинні орогени (В. Обручев, С. Шульц, М. Ніколаєв).