1. предмет и задачи на историчната геология



страница6/19
Дата25.07.2016
Размер1.48 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   19

8.ПРОИЗХОД НА ОКЕАНИТЕ

Океаните обхващат 71% от земната повърхнина и съдържат 97% от водата на хидросферата.

Морската вода е постоянна в своята соленост, въпреки някои малки разлики, които се наблюдават в дълбочина и в определени географски региони. Химичният състав на морската вода се контролира основно от състава на водата, който се внася от реките и в по-малка степен от хидротермалните води в СОХ, химичното утаяване на морското дъно, топенето на леда и изпарението. Разтворените нитрати, фосфати и Si варират значително в своята концентрация, в резултат на извличането или от влиянието на микроорганизми като фораминифери, диатомеи, радиоларии и водорасли.

Температурата на морската вода е доста постоянна в горните 300m, като средните й стойности са около 18о. Постепенно намалява значително, като на дълбочина един km е около 3 до 5о и почти не се изменя до океанското дъно. Тези студени води се образуват в полярните региони и поради по-високата си плътност те са на дъното и се движат в посока на екватора като студени дънни течения и изтласкват топлата вода на повърхността.

Геоложката история на морската вода е тясно свързана с развитието на атмосферата в геоложкото минало. Океанските басейни вероятно са се образували много рано в земната история, в резултат на кондензацията на водни пари от атмосферата. Някои учени предполагат, че допълнително вода е била внесена на Земята в резултат на сблъсък на комета с планетата. Ранната земна атмосфера е имала високо съдържание на въглероден двуокис, поради което първите морски води са имали доста по-висока киселинност от днешните. Водата бързо е ставала по-базична, в резултат на внасяните от подводните вулкански изригвания големи количества от Na, Ca, Fe, които са неутрализирали киселите компоненти. Растежа на океаните е било тясно свързано с промяната в атмосферата и се предполага, че първите океани са се образували още в ранния архай. Водните пари, излизащи от вътрешността на Земята чрез вулканските ерупции са се кондензирали в атмосферата и са връщали на повърхността на Земята под формата на дъждовна вода.

В ранните етапи от формирането на Земята нейната повърхност е била все още гореща, поради което попадналите дъждове са се връщали отново в атмосферата. Когато земната повърхност е изстинала падащата дъждовна вода е започнала да образува първите океани.

Най-много данни за състава на морската вода в геоложкото минало се получават чрез изучаването на морските седиментни скали. Промените в състава на морската вода се изучават чрез изследването на химичните промени на минералните асоциации, отложени в океаните. Тези данни се получават чрез изучаването на течните включения в минералите, защото те образуват състава на водата в момента на формирането на минерала. Промените в състава на древната морска вода се изучават и чрез изследване на количеството, отложено от специфични седименти в течение на геоложкото време.

Пример: големи количества от сол и гипс са се отложили в определени отрязъци от геоложкото време и тогава може да се предположи, че морската вода е обедняла на Na, Ca. Такова голямо натрупване на тези седименти се наблюдава в ранната мезозойска ера. Тогава се предполага, че средната соленост на морската вода е била значително по-малка от сегашната. Внасянето на тези елементи в океаните обратно чрез изветрянето е малко в сравнение с количеството, което се е отлагало.

Кислородните изотопи в химично отложените морски седименти, като варовици и силицити отразяват температурата на морската вода по време на тяхното утаяване. Съотношението О1816 в тези седименти, както и в черупките на морските организми варира в резултат на изменението на температурата на морската вода. Ако температурата нараства съотношението О1816 в химично отложените седименти намалява. Съотношението на О1816 нараства в течение на геоложкото време. Това показва, че имаме едно постепенно изстиване на морската вода през геоложкото минало. Предполага се, че температурата на океаните в ранния архай е достигала дори 80о. От друга страна откриването на гипс с архайска възраст показва, че температурата на морската вода не е надвишавала 56о, защото този минерал не се отлага при по-висока температура. Вероятно в отделни басейни сме имали по-ниска температура на морската вода, отколкото в големите архайски океани. Основният привнос на химическите елементи в океанските басейни идва от реките, вливащи се в тях и от горещите гейзери в СОХ. При последните елементите внасяни в океана са с мантиен произход и имат твърде различен изотопен състав, в сравнение с елементите внасяни от реките. При изследване на ранно-докамбрийски морски седименти се оказва, че те съдържат изотопи предимно от мантиен източник. Това предполага, че по време на докамбрия изотопния състав на морската вода се е контролирал преди всичко от източници, идващи от мантията. Предполага се, че чак след 2 млрд. г. привноса на елементи с континентален произход, идващи от реките започва да преобладава над източници от мантията. Тогава след 2млрд. г. се наблюдава бързо нарастване на континенталната кора довела до разширяване на площи на континентите и съответното изветряне на скалите.



9.ДРЕВНИТЕ КЛИМАТИ

Един от най-важните и интересни въпроси за решаване в геоложкото минало е как климатите на земята са се изменяли във времето?

Знаейки отговора на този въпрос ние много по-леко можем да предвиждаме и климатичните промени в бъдещето.

Основните климатични промени, които засягат цялата планета се определят от тектониката на плочите и астрономически фактори. Плейтектонските процеси определят големината, формата и разпространението на континентите, а те от своя страна влияят на океанските течения и посоката на ветровете. Разпространението на планинските вериги, вулканската активност и промените в морското ниво се контролират главно от плейтектонски процеси и всеки от тези фактори влияе върху климата.

Когато влажните океански ветрове се движат от морето към сушата и достигнат планинска верига тя причинява дъждовна сянка и основно валежите са съсредоточени от страната на морските басейни. В посока на континента валежите са оскъдни и там климатите са сухи (аридни). Такъв ярък пример са Андите, които спират влажните тихоокеански ветрове от запад и на изток от планините се намира най-сухата пустиня на Земята - Атакама. Когато Панамската дъга е свързала Северна и Южна Америка преди 2,5млн. г. това е довело до драстична промяна на океанските течения в Карибския регион и топлите води на Гълфстрийна са се отправили на север в Атлантическия океан. Предполага се, че това тектонско явление е една от причините за заледяванията през кватернера.

Вулканизмът влияе на климата по два начина:


  1. Вулканските, високоиздигнати върхове могат да предизвикат дъждовна сянка;

  2. Вулканизмът внася големи количества вулканска пепел и газове в атмосферата, които намаляват слънчевото греене, причинявайки захлаждане.

Астрономическите фактори са свързани главно с промяна на слънчевото греене и активност по време на земната история, както и промяната на формата на земната орбита около Слънцето, както и промяна на ъгъла между земния екватор и еклипсата. Тези астрономически процеси влияят на климата за период от време 100 хил. години.

Температурата на земната повърхнина се контролира главно от нарастването или намаляването на интензитета на слънчевото греене, както и промяна в количеството топлина, която се отразява от земната повърхнина.



Основни климатични индикатори са: седиментните скали, кислородните изотопи в химично отложените морски седименти и реконструирането на древните океани и континенти и зависещите от тях океански течения и посока на ветровете.

Най-важните палеоклиматични индикатори от седиментните скали са техните текстурни особености, състав и съдържащите се в тях включения.



Има скали - индикатори за определен тип климат:

  1. Тилити – древни морски отложения, отложени или директно от ледниците или от временните потоци от топящите се ледници, както и големите ледници, влизащи в океана и айсбергите. Те са индикатори на студен полярен климат;

  2. Лентъчни глини, изградени от редуващи се тъмни и светли слойчета глини. Отлагат се в предледниковите езера, тъмните слоеве са богати на органика и отразяват утаяване през зимата, докато светлите са богати на теригенен материал и отразяват утаяване през лятото. Наричат се още варва. Индикатори за студен климат;

  3. Въглища – те са палеоклиматични индикатори, главно за топъл и влажен климат. За образуването им е нужна е обилна растителност.

  4. Пясъчни дюни – в геоложките разрези показват едромащабна коса слоистост, в мащаб от десет и повече метра те могат да се образуват в студен или топъл, но сух климат. В Монголия - студен климат, в Сахара – топъл климат;

  • Евапори – това са каменната сол, гипс, анхидрит и се образуват в сух климат;

  1. Червено оцветени скали – тези с цимент от Fe-хидроокиси, обикновено се формират в сухи аридни климати;

  2. Латерити и боксити – образуват се при дълбоко химично изветряне в равнинни континенти. Нуждаят се от топъл и влажен хумиден климат.

Фосилите са едни от най-добрите индикатори за климатичните промени, защото на много от тях съществуването зависи от климата. Разпространението на растителността на Земята се контролира основно от климатичните пояси.

Пример: тропичните дъждовни води, които се характеризират с високи дървета, с плитка коренова система, вечнозелени без годишни кръгове се образуват в топъл и влажен (хумиден) климат. Дървета с годишни кръгове отразяват умерен климат със сезонни колебания на температурата. Листата на дърветата, които най-често се намират във фосилно състояние са добър палеоклиматиче индикатор. Листата със заоблени краища са характерни за топъл климат, а листа с назъбени краища са характерни за студен климат.

От морските безгръбначни най-важни индикатори са колониалните корали, които живеят при годишна температура от 18оС до 25оС и обитават тропичните морета. В съвременните морета и океани коралови рифове се срещат до 38о с.ш., докато през юрата коралови рифове са се срещали до 50о с.ш., което показва, че тропични климати са се разпростирали доста по на север от днешната епоха.

Други фосилни организми, които са чувствителни към температурата на водата са планктонните фораминифери с дясно и ляво завити черупки. Тези, които са с дясно завити черупки са приспособени за живот в по-топли води с t > 10oC, докато тези с ляво завити черупки живеят в хладни води с с t < 10oC.

Друг палеоклиматичен индикатор е реконструирането на разпространението на континентите и океаните през различни етапи от геоложкото минало. Добре известен факт е, че топлите океански течения се движат в северна посока от екватора от източните крайбрежия на континентите в северното полукълбо и в южна посока около източните крайбрежия на континентите в южното полукълбо. Студените течения от полярните региони се движат около западните крайбрежия на Южна и Северна Америка. Възстановяването на положението на континентите оказва голямо влияние на глобалните изменения на климата. Важно явление случило се многократно в земната история, което е оказало влияние на климатичното разпределение на животинския и растителен свят са големите континентални заледявания. Големи ледени шапки са покривали части от континентите много пъти през геоложката история. Най-малко шест големи ледникови периода на континентални заледявания са установени в историята на Земята. Най-ранното континентално заледяване е доказано в Южна Африка в седиментите на надгрупата Витватерсранд, които са златоносни от преди 2,8 млрд. г. (архай). Следващото континентално заледяване е станало преди 2,3 млрд. г., като обхванало няколко континента – Хуронско. Най-сигурни и повсеместни данни за много широко заледяване са от късен протерозой във времето между 900-600млн.г. Главните къснопротерозойски ледени шапки са покривали Централна Австралия, Западна и Централна Африка, Северна Европа, Гренландия, Шпицберген, западните части на Северна Америка и вероятно Източна Азия и Южна Америка. Най-неясната особеност и черта на тези късни протерозойски заледявания са, че ледниковите отложения са свързани с плиткоморски карбонати, които обикновено се образуват при топъл климат. Палеомагнитните данни показват, че някои заледени по това време континенти са се намирали в ниските ширини, т.е. в тропическите райони. Все още този факт не е изяснен. Главните заледявания в Гондвана са били през късен ордовик, късен карбон и ранен перм. Тези заледявания вероятно са предизвикали рязко спадане на морското ниво по време на тези ледникови епохи. Следващите и последни за геоложката история заледявания са станали през неозойската ера, като кулминацията е през кватернера.



Най-важни фактори, които са предизвикали тези големи континентални заледявания са:

  1. Намаляване на слънчевата топлина достигаща земната повъхнина в резултат на засилена магмена дейност;

  2. Намаляване на количеството на въглероден двуокис, както в атмосферата, така и в морската вода в резултат на фотосинтезиращите организми и намаляването на нивото на спрединг в СОХ;

  3. Промените в положението на континентите и издигане на големи планински вериги, което се дължи се на плейтектониката;

  4. Малки промени в характеристиките на земната орбита.

Причините, които са предизвикали заледяванията през късния архай и ранния протерозой не са напълно изяснени. Предполага се, че най-важно по това време е появата и бързото развитие на фотосинтезиращите организми, което е довело до извличането на въглероден двуокис от атмосферата и съответното редуциране на парниковия ефект.

Изчисленията показват, че едно глобално понижение на температурата само с 2о е достатъчно, за да започне нова ледникова епоха. Липсата на дебели вулкански скали под ранно прекамбрийските тилити показва и съответно намаляване на вулканската активност преди започване на заледяванията и така слънчевата светлина е достатъчна да достига Земята, т.е. като главна причина се счита масовото развитие на фотосинтезиращите организми. Други причини за обяснение на докамбрийските заледявания са свързани с образуването на нови и все по-големи континентални маси. При образуването на един голям суперконтинент той започва да се издига, поради по-малката плътност на континенталната кора, което води до спадане на морското ниво, увеличаване площта на скалите подложени на изветряне, което води до намаляване на СО2 в атмосферата и повсемесно захлаждане на климата. След като започне заледяването и ледените шапки започнат да завладяват все по-големи части от континентите площта за изветряне на скалите намалява, започва повишаване на СО2 в атмосферата. Тя се затопля, ледените шапки започват да се стопяват и съответно завършва ледниковата епоха. Големите континенти започват да се разцепват, ледниците се разтапят, повишава се морското ниво. Това води до нахлуване на морски води в континентите и образуването на плитки морета, площта за изветряне намалява, нараства нивото на въглеродния двуокис в атмосферата, което довежда до повсеместни топли климати. Заледяванията през палеозоя са свързани с плейтектонските движения. По време на палеозоя Гондвана е преминавала няколко пъти през южния полюс. Най-големите заледявания в Централна и Северна Африка са били през късния ордовик, когато Южния полюс е бил разположен точно в Африка. През късния девон и ранния карбон широко разпространените заледявания са били в Южна Америка, а през късния карбон и перм в Индия, Антарктика и Австралия. Следващите големи заледявания са започнали през средния терциер, като са продължили през плейстоцена – епизодично с разделение от междуледникови периоди. Преди 40 млн.г. Антарктика се е отделила от Южна Америка като се е отворил пролива на Дрейк – област на студени течения, които обграждат Антарктика и окончателната изолация на Антарктика след отделянето на Австралия е довело до започване на голямо заледяване преди 15 млн. г. В северното полукълбо заледяванията са започнали преди 3 млн. г., които вероятно се дължат на образуването на Панамската дъга.



1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   19


База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2016
отнасят до администрацията

    Начална страница